Полиуретаны сегодня переживают эпоху расцвета: их востребованность растет из-за роста тарифов на энергию, урбанизации стран Азии и появления новых способов производства современных материалов.

РБК

Современные материалы / Решение

Вспененные идеи

Полиуретаны сегодня переживают эпоху расцвета: их востребованность растет из-за роста тарифов на энергию, урбанизации стран Азии и появления новых способов производства современных материалов.

Текст Илья Носырев

Полиуретаны — одни из самых востребованных в наши дни полимеров: они обладают превосходными теплоизоляционными свойствами и в зависимости от структуры молекул отличаются широким спектром механических свойств. Из них можно делать как жесткие детали автомобилей, так и мягкий наполнитель для мебели — поролон. У продуктов из полиуретанов немало плюсов и с точки зрения экологии: многие из них поддаются практически полной переработке, а при сжигании не выделяют опасных веществ.

Широкое применение полиуретанов началось десятилетия назад, но именно сейчас они переживают эпоху расцвета. Суммарная емкость одних из самых широких сегментов этого рынка — твердых и мягких полиуретанов — сейчас оценивается в $46,05 млрд, а к 2021 году, согласно прогнозу Markets & Markets, достигнет $74,24 млрд. Растет спрос как на привычные, десятилетиями используемые виды продукции из полиуретана — пенопласты, поролоны, клеи и герметики, так и на новые материалы с уникальными характеристиками.

Среди основных драйверов роста рынка традиционных полиуретановых продуктов — повышение цен на энергию, увеличивающаяся востребованность теплоизоляционных материалов и стремительная урбанизация густонаселенных стран третьего мира, приводящая к настоящему «полиуретановому голоду» в строительстве, транспортировке, производстве мебели и т.п. Спрос на новые материалы повышается в силу их проникновения в относительно новые ниши, такие как сегмент спортивной одежды или биомедицинские технологии. Наконец, свою роль в увеличении рынка полиуретанов играет и снижение цен на сырье в силу освоения новых технологий их производства.

Курс на энергосбережение

Полиуретаны — один из инструментов для решения проблемы энергоэффективности. Например, в США, по данным департамента энергетики страны, около 56% энергии тратится на климат-контроль в помещениях. Использование материалов с улучшенными теплоизоляционными свойствами — один из основных трендов в энергосбережении: сейчас, по данным компании Grand View Research, более двух третей (около 67%) твердых полиуретанов в Европе и США используется для нужд строительства и производства холодильных камер и бытовых холодильников. Один из лидеров глобального производства полиуретанов — компания Covestro, чьи продажи в прошлом году составили €12,1 млрд, представила на проходившей в Дюсcельдорфе в октябре этого года выставке пластмасс и каучука «K 2016» ряд решений, связанных в том числе и с энергосбережением. Так, компания производит специальный полиуретановый наполнитель, который используется в композитном материале ветровых электрогенераторов. С его помощью можно кардинально снизить массу крыльев ветряков при увеличении их размера, тем самым уменьшив зависимость от силы ветра. Прорывом стала разработка в шанхайском FRP Research Institute нового композита для крыльев ветряков из наполнителя Covestro и стекловолокна ведущего китайского производителя фибергласса Chongqing Polycomp International Corp. Инновационные крылья достигают длины 37,5 м при существенном снижении массы.

Фото: пресс-служба

Универсальное открытие Отто Байера

В быту полиуретаны обычно ассоциируются с пенополиуретанами — мягким поролоном. Первый в мире полиуретан, синтезированный немецким химиком Отто Байером, тоже был вспененным, но довольно жестким. Это был твердый пенопласт, который использовали в композитных панелях в авиастроении уже того времени. А первые промышленные эластичные полиуретаны в компании Bayer AG разработали только в 1951 году. Но это было только начало — полиуретаны оказались «материалом с неограниченными возможностями», как справедливо назвали их химики. Модифицируя их состав, можно задать практически любые механические свойства. Из четырех столпов, на которых сегодня держится индустрия пластмасс, — полиэтилена, поливинилхлорида, полистирола и полиуретана — последний является самым универсальным.

Поход на Восток

Традиционно главными потребителями твердых пенопластов были Северная Америка и Европа, однако сейчас сегмент прибавляет в основном за счет быстро растущих экономик Азии — Китая, Индии и Индонезии. По данным исследовательской компании Markets & Markets, спрос на полиуретаны в Азиатско-Тихоокеанском регионе составляет более трети от глобального спроса на эти материалы: 7,5 млн против 22 млн т в год, и почти весь объем в 2013 году приходится на долю Китая — остальным странам региона остаются единичные проценты. Сказывается бурная урбанизация населения в Поднебесной и вызванные ею ускорение темпов жилищного строительства и рост спроса на бытовую технику и мебель. В течение последних десяти лет спрос на полиуретан в Китае, по данным Utech Asia, ежегодно рос на 11,8%. В ближайшие десять лет, согласно прогнозу Grand View Research, спрос на полиуретан в Индии будет расти темпами, опережающими китайские, — 13,2% в год. Не последнюю роль в превращении Азии в лидера потребления этих материалов играет и перенос автомобильного производства в такие страны, как Таиланд, Вьетнам и Малайзия. Вплоть до 2020 года сегмент полиуретанов, используемых в автомобильной промышленности, будет прирастать в Азии на 5,3% ежегодно. Новые рынки возникают и растут не только в географическом смысле; например, растет востребованность новых категорий материалов. Так, согласно прогнозу Transparency Market Research, объем сегмента термопластичных полиуретановых пленок, который сейчас оценивается в $286,8 млн в год, к 2025 году почти удвоится, достигнув $516,9 млн. Примечательно, что эти пленки используются не только в традиционных сферах применения полиуретанов — строительстве и производстве автомобилей, но и в новой для них аэрокосмической отрасли.

Более широкий сегмент термопластичных полиуретанов в целом растет на 5% в год. Большая часть этих материалов, около 77%, по данным химической компании ISIS, используется для производства обуви, в частности спортивной. Наглядным примером столь привычного для полиуретанов «сочетания несочетаемого» — прочности и мягкости — может служить обувь для горнолыжников. Используя любой другой материал, невозможно достичь всех необходимых градаций от эластичности к жесткости в горнолыжном ботинке, какие, например, обеспечивает французская спортивная обувь Salomon из термопластичных полиуретанов компании Covestro, представленных на уже упоминавшейся выставке в Дюссельдорфе.

Технологии на кофейной гуще

В конкурентной борьбе компании стремятся снизить себестоимость производства полиуретанов. Ключ к экономичности производства лежит в использовании новых, порой совершенно неожиданных видов сырья. Пример — Dream Production, новый прорывной проект Covestro по получению полиуретана из атмосферного углекислого газа. Сейчас сырьем для полиуретана служат в основном нефтепродукты, и это ставит порог снижению их себестоимости. Исследователи Dream Production планируют заместить как минимум 20% получаемого из нефти оксида этилена дешевым углекислым газом. Когда опробованный в лаборатории процесс будет поставлен на поток, это не только удешевит производство полиуретана, но и поможет планете справиться с глобальным потеплением. Другое решение по использованию неожиданного и при этом крайне дешевого и экологичного вида сырья предложила команда из тайваньского Института промышленных исследований (ITRI). Оказывается, кофейную гущу, богатую полиолами, можно превратить в молекулы полиуретана. Разработанная в ITRI технология уже опробована в деле: получена полиуретановая ткань с отличными теплоизоляционными и влагозащитными свойствами. Из нее планируется производить спортивную одежду.

O'qishni davom ettirish uchun tizimga kiring. Bu tez va bepul.

Roʻyxatdan oʻtish orqali men foydalanish shartlari 

Tavsiya etilgan maqolalar

Бот из машины Бот из машины

Как биороботы оживают и меняют мир технологий

РБК
Академик Петр Чумаков: вирусы позволяют увидеть раковые клетки и сформировать иммунный ответ Академик Петр Чумаков: вирусы позволяют увидеть раковые клетки и сформировать иммунный ответ

Вирусы дают надежду в лечении самых злокачественных видов рака

Наука
Молодой Цезарь Молодой Цезарь

Карьера Цезаря могла бы оборваться, едва начавшись, равно как и его жизнь...

Знание – сила
Причудливая лилия кардиокринум Причудливая лилия кардиокринум

Что помогает садоводам-любителям выращивать редкий кардиокринум?

Наука и жизнь
Рассказ солдата Рассказ солдата

Воспоминания Георгия Немчинова о войне на передовой

Знание – сила
От него мы впервые узнали об антропогенном потеплении От него мы впервые узнали об антропогенном потеплении

Михаил Будыко понял, что льды Арктики будут стремительно таять, еще 55 лет назад

Наука
Семь крапив Семь крапив

В России окультуривают ценное, полезное, но очень жгучее растение

Наука
Земля тысячи королей Земля тысячи королей

Как в Камеруне реалии современности переплетаются с наследием древности

Вокруг света
Человек уже не тот Человек уже не тот

Как эволюция продолжает нас менять, и нужно ли это человечеству

Вокруг света
Мост в небесах Мост в небесах

Некоторые современные мосты сооружают только для того, чтобы заинтриговать

Знание – сила
Безмолвный пациент, или вакцинация в аквакультуре Безмолвный пациент, или вакцинация в аквакультуре

Кто, как и зачем вакцинирует рыб в аквахозяйствах?

Наука и жизнь
Греки на краю мира Греки на краю мира

Какие сокровища нашлись у северных берегов Чёрного моря, но не в Греции?

Наука и жизнь
Евпатория Евпатория

Евпатория — город, существующий во многих измерениях

Знание – сила
Когда ещё был лес… Когда ещё был лес…

Рассказ Саши Тэмлейн «Когда ещё был лес…»

Наука и жизнь
Атлас будущего Атлас будущего

Кто станет «человеческим паркетом» и кого ИИ оставит без работы?

Вокруг света
Наука в фантастике: эпизоды истории Наука в фантастике: эпизоды истории

Сказочная повесть — фантастика с просветительской задачей

Наука и жизнь
Чтобы изучать Вселенную, надо выходить в космос Чтобы изучать Вселенную, надо выходить в космос

Институт астрономии РАН запустит УФ-обсерваторию и создаст лунную базу

Наука и жизнь
Есть ли жизнь на Марсе? Есть ли жизнь на Марсе?

Пройдемся по имеющимся фактам в вопросе о жизни на Марсе

Наука и техника
«Прорыв» в будущее «Прорыв» в будущее

Ядерное топливо можно и нужно использовать многократно

Наука
Космическая пыль в междупланетном пространстве Космическая пыль в междупланетном пространстве

Наука в годы войны: астроном Фесенков об астероидах и космической пыли

Наука и жизнь
Мускулы крылатой машины – система управления Мускулы крылатой машины – система управления

Как пилот заставляет слушаться машину в десятки тонн, контролируя ее в воздухе?

Наука и техника
Жабрей и зябра, они же пикульники Жабрей и зябра, они же пикульники

Пикульники — настоящие джентльмены среди растения, хотя и каждый со своим нравом

Наука и жизнь
Жизнь и открытия Степана Куторги: от классиков до звероящеров Жизнь и открытия Степана Куторги: от классиков до звероящеров

«Удивительные ошибки» гения: как российский ученый открыл звероящеров

Наука и техника
Масляное коварство Масляное коварство

Как масло для дерева может стать причиной пожара?

Наука и жизнь
Геометрия роскоши Геометрия роскоши

Как художник Эрте сформировал стиль Harper’s Bazaar и отточил каноны ар-деко

Вокруг света
Багуловое сердце Багуловое сердце

Рассказы Забайкалья о том, как был сотворен их мир

Вокруг света
Не всякая поганка — гриб Не всякая поганка — гриб

Почему красивых и изящных водоплавающих птиц назвали поганками?

Наука и жизнь
Мост – это мир со своими законами Мост – это мир со своими законами

Наш сегодняшний разговор – не о фантастике, а о фантастических мостах

Знание – сила
Устричный гриб, его собратья и однофамильцы Устричный гриб, его собратья и однофамильцы

Где растёт вёшенка и кто её лесные «однофамильцы»

Наука и жизнь
В зоне степей и полупустынь В зоне степей и полупустынь

Сергей Богун о проблемах защиты редких степных видов

Знание – сила
Открыть в приложении