Plastiks_9_2019

w w w . p l a s t i c s . r u 24 ТЕМА НОМЕРА /НАВСТРЕЧУ ВЫСТАВКЕ К-2019 П Л А С Т И К С № 9 ( 1 9 3 ) 2 0 1 9 вами, эффективность замещения прирастает медленнее, чем затрачиваемые усилия. На это указывает множество косвенных признаков. Во-первых, темпы роста глобального спроса на полимеры все более сближаются с темпами общего экономического роста. Это означает, что условный «структурный» фактор все более утрачивает свое значение по сравнению просто с фактором валового роста. Особенно этот тезис нагляден в свете того, что глобальный демографический рост медленнее роста экономического. Во-вторых, сложность полимерных ма- териалов возрастает. Это, например, ука- зывает (если использовать введенные выше абстракции) на то, что размерность про- странства характеристик, в котором дизай- нерам и конструкторам приходится искать оптимум, увеличивается. Говоря проще, по- лимеры стремятся заместить традиционные материалы во все более и более высокотех- нологичных приложениях. Таким образом, один из ключевых аспек- тов этого замещения сегодня — это способ- ность полимерных материалов (в том числе композиционных) проникать своими харак- теристиками в те области, которые ранее были им недоступны. Наиболее значимыми из таких областей, по-видимому, являются механические и температурные свойства, вес и стоимость. Вес является одним из ключевых преимуществ пластмасс. Значи- мость этого фактора для разных примене- ний и отраслей различна. Агрегированные оценки предложены, например BCG. Так, в станкостроении экономия веса несет мини- мальную ценность (менее 10 долларов США за килограмм), а вот в гонках «Формулы-1» она превышает 120 тыс. долларов США! Впрочем, с других точек зрения полимеры не могут полноценно конкурировать, напри- мер, с металлами и сплавами. Лишь немногие полимерные композиты показывают одно- временно меньшую плотность и более высокий предел проч- ности, чем некоторые метал- лы и сплавы. В смысле же характерных температур экс- плуатации при сопоставимых пределах прочности позиции полимеров и композитов еще слабее (рис. 1). Стоит обратить внимание на то, какой значительный рывок дало появление и внедрение полимерных композитов. Они позволили значительно расши- рить механические и темпера- турные диапазоны использования пластиков почти без увеличения плотности. Например, 30-процентное армирование стекловолок- ном ПА-6.6 дает более чем двукратный выигрыш в пределе прочности и трехкрат- ный— в модуле упругости при росте плотно- сти всего в 1,3 раза (по данным ассоциации Molded Fiber Glass Companies). Расширение температурных границ ис- пользования композитов — одна из ключе- вых темнаучных и прикладных исследований последних лет. Новые композиционные ма- териалы, например на базе полиимида, уже уверенно штурмуют отметку температуры эксплуатации 400°С. Так, у полиимида 900HT температура стеклования составляет 458°С (по данным TenCate Advanced Composites для препрега TenCate TC890). Новейшие композиты такого рода по пределу прочности уже превосходят сталь, а по модулю упруго- сти стоят на уровне алюминия. Недостатки вполне понятны: высокая цена, большая сложность монтажа и автоклавный процесс отверждения при высокой температуре. Далее мы рассмотрим несколько отрас- лей, наиболее восприимчивых к возмож- ности замещения традиционных — более тяжелых в смысле веса — материалов на по- лимерные. Это автопром, авиакосмическая промышленность и сфера строительства. Автомобильная промышленность Основным драйвером, стимулирующим разработку и внедрение новых материалов и технических решений при проектировании автомобилей, является стремление снизить их вес. Этот тренд, зародившийся во времена первого нефтяного кризиса 1973 года, кото- рый спровоцировал сильный рост цен на то- пливо в развитых странах, связан со стрем- лением повысить топливную эффективность Рисунок 1. Пределы прочности, температуры эксплуатации и удельный вес различных материалов (источник — University of Cambridge)