CC BY
0
УДК 678 https://doi.org/10.24412/2071-8268-2024-2-3-6
К СТОЛЕТИЮ С НАЧАЛА РАБОТ В СССР И РФ ПО ЗАМЕНЕ НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА СИНТЕТИЧЕСКИМ. ЧАСТЬ 1
ЗОЛОТАРЕВ В.Л., ЛИПАТОВА А.А.
ООО «Макрохем-Р», Москва, Россия
Кратко рассмотрена история создания синтетических каучуков, начиная с первого синтетического каучука СКБ и каучуков эмульсионных (СКС), растворных полибутадиеновых (СКД-1, СКД-2) и изопреновых (СКИ-1, СКИ-2, СКИ-3). Показано, что благодаря этим каучукам в СССР удалось снизить потребление натурального каучука и повысить ходимость шин.
Ключевые слова: натуральный каучук, натуральный бутадиеновый каучук СКБ, изопреновый каучук, СКИ-3, бутадиеновый каучук, СКД-2, эмульсионный каучук СКС.
Для цитирования: Золотарев В.Л., ЛипатоваАА. К столетию с начала работ в СССР и РФ по замене натурального каучука синтетическим. Часть 1 // Промышленное производство и использование эластомеров, 2024, № 2, С. 3-6. DOI: 10.24412/2071-8268-2024-2-3-6.
100 YEARS SINCE THE BEGINNING OF WORK ON THE REPLACEMENT OF NATURAL RUBBER WITH SYNTHETIC RUBBER. PART 1
ZOLOTAREV V.L., LIPATOVA A.A.
LLC Macrochem-R, Moscow, Russia
Abstract. The history of the development of synthetic rubber is briefly considered, beginning with the first synthetic rubbers SKB and SKS emulsion rubbers, solution polybutadienes SKD-1 and SKD-2, and isoprene SKI-1, SKI-2 and SKI-3. It is demonstrated that thanks to the development of these rubbers, the USSR was able to reduce the use of natural rubber and improve the durability of tires.
Key words: natural rubber, natural butadiene rubber, SKB, solution isoprene rubber, SKI-3, butadiene rubber, SKD-2, emulsion rubber SCS.
For citation: Zolotarev V.L., Lipatova A.A. 100 years since the beginning of work on the replacement of natural rubber with synthetic rubber. Part 1. Prom. Proizvod. Ispol'z. Elastomerov, 2024, no. 2, pp. 3-6. DOI: 10.24412/2071-8268-2024-2-3-6. (In Russ.).
В 2024 году исполняется 100 лет с начала в России работ по замене натурального каучука (НК) синтетическим (СК). За это время было много попыток создать полный аналог НК или частично заменить его различными видами синтетических каучуков из-за геополитических проблем. Рассмотрим очень краткую и очень поучительную историю.
За 1735-1900 гг. «дикий» натуральный каучук, полученный из сока бразильской гевеи в тропических лесах Бразилии, а затем плантационный каучук тоже из «бразильской» гевеи, но в Юго-Восточной Азии (на месте вырубленных тропических лесов), прочно завоевал мир. Наибольший скачок в использовании натурального каучука произошел в эпоху индустриализации и автомобилизации различных регионов мира [1-4].
В 1900 г. ИЛ. Кондаков получил первый в мире синтетический каучук методом полимеризации непредельных углеводородов на металлическом натрии [5].
В 1912 г. С.В. Лебедев написал монографию «Исследование в области полимеризации дву-этиленовых углеводородов», в которой изложил результаты своей магистерской диссертации по разработке способов получения из этилового спирта бутадиена и его полимеризацию на металлическом натрии [6].
В 1914 г. правление Российского Общества владельцев винокуренных заводов организовало собрание с участием представителей науки и промышленности (председатель собрания — профессор АА. Яковкин, участники - С.В. Лебедев, Б.В. Бызов, докладчик — И.И. Остромыс-ленский и др.). Собрание постановило организовать опытную проверку предложений докладчика в заводских условиях [6].
В 1915 г. в Германии было создано некоммерческое производство метилкаучука из ди-метилбутадиена на металлическом натрии и выпущено до 1918 г. 2400 т этого каучука (в том числе и марки W для шин) в г. Леверку-зен [7].
В 1914 г. Министерство финансов России проводило подготовку международного конкурса по изысканию новых областей применения в крупных масштабах винного спирта в производстве новой продукции, которая должна совершенно отличаться от исходного сырья. Одновременно Общество «Треугольник» разработало «Правила
0 присуждении премии за изготовление синтетического каучука» [6]. Одними из условий были:
1. Сырье российское.
2. Качество каучука не должно уступать известной марке Fine Rare (лучший сорт НК).
3. Стоимость каучука не должна превышать цены в Лондоне во время присуждения премии.
4. Премия от Общества победителю в размере 100 тысяч рублей.
5. Сроки конкурса — 31 декабря 1918 года.
К 1917 году все работы были завершены.
В 1917-1924 гг. проводились работы на первом Московском и Петроградском винокуренных заводах и на опытных плантациях каучко-носов в Крыму.
До 1924 г. научно-техническим отделом Высшего Совета Народного Хозяйства (ВСНХ) и правлением «Резинотреста» проверялся способ Б.В. Бызова на опытной станции Петроградского завода «Красный треугольник» (получение бутадиена из нефти) и способ С.В. Лебедева (дивинил из спирта) на Московском заводе «Красный богатырь».
В 1926 г. ВСНХ объявил конкурс на лучший способ получения синтетического каучука [6]. Вот условия этого конкурса:
1. Искусственный каучук должен быть изготовлен из продуктов, добываемых в СССР, и представлять собой материал, после соответствующих манипуляций вполне сходный по своим свойствам с обычным вулканизированным каучуком. Конечный продукт не должен содержать примесей природного каучука ни в какой мере.
2. Качество искусственного каучука должно быть не ниже обычных средних качеств вулканизированного природного каучука.
3. Цена искусственного каучука не должна превышать средней мировой цены на каучук за последние 5 лет.
4. Способ изготовления каучука должен допускать массовую техническую выработку такового.
5. Срок представления образца каучука (2 кг)
1 января 1928 г.
6. Размер премий: 1-я — 100 тыс.руб., 2-я — 50 тыс.руб.
На ленинградском опытном заводе «Литер Б»15 февраля 1931 года выпущен первый блок натрийбутадиенового каучука СКБ из спиртово-
го бутадиена-ректификата по способу С.В. Лебедева (день рождения промышленности СК России).
В 1931-1936 гг. были введены в эксплуатацию заводы по производству натрийбутадие-нового каучука в Ярославле (СК-1), Воронеже (СК-2), Ефремове (СК-3) и в Казани (СК-4) [8].
Освоение каучука СКБ происходило в обстановке беспрецедентного административного давления «сверху», частой смены кадров и репрессий для увеличения выработки СКБ, улучшения качества шин на его основе, а также по увеличению доли СКБ в производстве шин взамен натурального каучука до 100%. Однако задача 100% замены натурального каучука на каучук СКБ в шинах была отложена [8].
В предвоенные годы, очевидно из-за неудач с СКБ, было организовано производство собственного отечественного каучука на основе кок-сагыза в средней полосе России (трест «Расткаучук», колхозы по выращиванию растений, завод по переработке корней в г. Данков Липецкой области). Однако из-за низкой эффективности эта деятельность была прекращена во время войны.
В 1938 году в Германии был разработан и запатентован способ синтеза эмульсионного бута-диен-стирольного каучука (BUNA S), который показал высокую эффективность эксплуатации шин [7].
В послевоенный период на завод СК-2 (г. Воронеж) по репарации из Германии были поставлены технология и оборудование по производству стирола и эмульсионного бутадиен-сти-рольного каучука (СКС), эмульгатора (некаля) и инициатора (персульфата калия) [8]. Затем аналогичные производства были организованы на предприятиях СК в Стерлитамаке, Тольятти, Омске.
В 1953-1954 гг. К. Циглер и Дж. Натта открыли комплексные каталитические системы (Циглера-Натта) [9].
В 1956 г. БА. Долгоплоск (ВНИИСК, г. Ленинград) на титановой системе Циглера-Натта (TiCl4-AlR3) получил сначала полиэтилен, а затем полиизопрен с содержанием 1,4-цис-звень-ев — 98% (заявка №46272 от 27 марта 1956 г., авторское свидетельство № 16739).
Ранее АА. Короткое получил полиизопрен (каучук СКИ-1) по технологии СКБ на металлическом литии. В 1950 г. на опытной установке проводились работы по получению литийполи-изопренового каучука (в растворе изопентана на литийорганическом катализаторе, СКИ-2).
В 1961 г. на этой установке началась отработка технологии полиизопрена на титановой каталитической системе (каучук СКИ-3). Все эти ра-
Таблица 1
Изменение структуры производства СК с 1960 по 1980 гг. (в %), [8]
Наименование 1960 г. 1965 г. 1970 г. 1975 г. 1980 г.
Каучуки общего назначения 87,7 88,0 86,2 86,3 86,4
в том числе:
Изопреновый (СКИ-3) — 2,8 16,0 29,3 37,0
Бутадиеновый (СКД-2) — 0,6 13,6 14,3 14,3
Бутадиен-стирольный и бутадиен-а-метилстирольный (СКС и СКМС) 37,2 65,8 47,4 37,9 32,3
Натрийбутадиеновый (СКБ) 50,5 18,8 9,2 4,8 2,0
боты вел ВНИИСК (руководитель института — И.В. Гармонов; лаборатория №7, руководитель — А.А. Коротков).
Разработка технологии получения каучуков СКД-1 (на кобальтовой каталитической системе) и СКД-2 (на титан-йодной каталитической системе Т1С1212-Л1К3) была поручена лаборатории № 6 (руководитель БА. Долгоплоск).
По результатам НИОКР и работы опытно-промышленных установок и в соответствии с решениями директивных органов построены и освоены производства СКИ-3 общей мощностью 1030 тыс. тонн [9].
В 1960-1980 гг. шло освоение новых мощностей и увеличение выпуска каучуков СКС, СКД-2, СКИ-3 (таблица).
При этом не только снизилось потребление НК, но и заметно увеличился средний пробег шин (рисунок).
В этот период снова усилились работы по замене натуральных каучуков на его полный аналог на основе синтетических полиизопренов. Главными направлениями НИОКР явились модификация СКИ-3 в процессах его получения (полимеризация, водная дегазация, выделение и сушка), а также модификация резиновых смесей в процессе их изготовления на основе опять же товарного СКИ-3, что хорошо изложено в [10].
В период с 1980 до 1992 гг. значительно выросло производство и потребление каучука СКИ-3 и одновременно снизилось потребление натурального каучука [10]. Максимальная выработка СКИ-3 достигла в 1988 г. и составила 986 тыс. тонн. При этом выпускался и модифицированный каучук СКИ-30-1 в объеме до 60 тыс. тонн в год под строгим контролем Министерства нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР. По приказу Миннефтехимпрома СССР на Стерлитамак-ском заводе СК была создана установка синтеза «неодимовых» катализаторов для получения «неодимовых» 1,4-цис-полиизопренов (каучук СКИ-5), разработчик ВНИИСК им. С.В. Лебедева.
За этот период выполнен огромный объем научно-исследовательских и опытно-промышленных работ во ВНИИСКе, НИИШПе, НИИРПе, НИРе совместно с предприятиями производителями каучука СКИ-3 и его потребителями.
Об этом свидетельствуют материалы Всесоюзной научно-технической конференции по полиизопрену [11]. Однако создать полный аналог натурального каучука, его резиновых смесей и резин не удалось.
По решению директивных органов Минсель-хоз СССР совместно с Миннефтехимпромом СССР было организовано производство натурального каучука на новых плантациях (около 30 га) во Вьетнаме. В 1986-1988 гг. начались поставки Миннефтехимпром СССР и освоение у потребителей вьетнамского НК (потребность в импорте была на уровне 130-150 тыс. тонн).
Одновременно не прекращались работы по созданию модифицированного полиизопрена [12-13].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Агаянц И.М. Пять столетий каучука и резины. — М.: Модерн-А, 2002. — 432 с.
2. Агаянц И.М. Пять столетий каучука и резины, эпоха натурального каучука. - М.: Научно-производственный коммерческий центр «Веском», 2016. — 432 с.
3. Натуральный каучук: в 2 ч. Ч. 1. Пер. с англ. / Под ред. А. Робертса. — М.: Мир, 1990. — 656 с.
4. Натуральный каучук: в 2 ч. Ч. 2. Пер. с англ. / Под ред. А. Робертса. — М.: Мир, 1990. — 720 с.
5. Первооткрыватель синтетического каучука. Иван Лаврентьевич Кондаков (1857-1931): документы, фотографии. — Якутск: Алаас, 2021. — 336 с.
6. Андрусев М.М., Андрусева Е.М. С.В. Лебедев (Люди науки). М.: Просвещение, 1981. — 95 с.
7. The Moving Powers of Rubber. Lanxess AC. Leverbenzen, 2009. — Рр. 96.
8. Золотарев В.Л. Еще раз о натрийбутадиеновом каучуке СКБ // Промышленное производство и использование эластомеров. — 2010. — №4. — С. 3-6.
9. Золотарев В.Л. Российскому «титановому» СКИ — 45 лет // Промышленное производство и использование эластомеров. — 2009. — № 6. — С. 8-12.
10. Эстрин А.С. Модифицированные диеновые эластомеры: в кн. И.В. Гармонова «Синтетический каучук». — Л.: Химия, — 1976. — С. 225-242.
11. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции по полиизопрену (г. Тольятти, 13-15 октября 1987 г.). — М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1987. — 61 с.
12. Насыров И.Ш., Фаизова В.Ю., Жаворонков ДА., Шурупов О.К., Васильев ВА Натуральный и синтетический цис-полиизопрены. Часть I. Современное состояние и перспективы развития производства // Промышленное производство и использование эластомеров. — 2020. — № 2. — С. 34-47.
13. Насыров И.Ш., Фаизова В.Ю., Жаворонков ДА, Шурупов О.К., Васильев В.А. Натуральный и синтетический цис-полиизопрены. Часть II. Свойства СКИ мировых производителей и российских торговых марок производства ОАО «Синтез-каучук» // Промышленное производство и использование эластомеров. — 2020. — № 3-4. — С. 45-55.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ/INFORMATION about the authors
Золотарев Валентин Лукьянович, к.х.н., ООО «Макро-хем-Р», советник генерального директора (123610, г. Москва, Краснопресненская наб., д. 12, подъезд 6, офис 1033).
E-mail: [email protected]
Липатова Анна Анатольевна, ООО «Макрохем-Р», эксперт (123610, г. Москва, Краснопресненская наб., д. 12, подъезд 6, офис 1033).
E-mail: [email protected]
Zolotarev Valentin L., Cand.Sci (Chem.), Macrochem-R. Moscow, Russia.
E-mail: [email protected]
Lipatova Anna A., Macrochem-R. Moscow, Russia. E-mail: [email protected]
Б. В. Бызов и его помощники с покрышками изготовленными из синтетического каучука, полученного из нефти
Фото с сайта https://vestnik.icdc.ru/life/3482-geometriya-menyayushchaya-zhizn
