Мы продолжаем рассказывать о различных химических веществах, их применении в электронике и, разумеется, патентом аспекте. На этот раз речь пойдет о полимерах известных под названием полиэфирсульфоны (ПЭС).
Что это такое?
Полиэфирсульфоны (PES или ПЭС) — это семейство термопластичных ароматических гетероцепных полимеров, содержащих простые эфирные связи (-О-) и сульфонильные, или сульфоновые, группы -SO2- (название пошло от наименования серы — sulfur, поэтому сульфоны) в полимерной цепочке.
Некоторые важные характеристики PES:
-
высокая прочность и жесткость в диапазоне температур от –50oC до +230oC;
-
значительная ударная стойкость, сохраняемая даже при минусовых температурах (до –50oC);
-
низкое влияние влагопоглощения на стабильность размеров;
-
высокая чувствительность к действию надреза;
-
высокая, лучшая, чем в случае полисульфона (PSU), термическая стабильность и стойкость к пластическим деформациям при высоких температурах;
-
хорошая химическая стойкость к действию кислот, бензина, масел и окисляющих веществ таких, как фтор и перекись водорода, которая лучше по сравнению с PSU;
-
слабая химическая стойкость к концентрированной серной и азотной кислотам, спиртам, хлорированным углеводородам и некоторым амидным растворителям;
-
очень высокая устойчивость к гидролизу;
-
высокая стойкость к излучению и низкое поглощение микроволн;
-
чувствительность к УФ-излучению;
-
хорошие диэлектрические свойства;
-
обладают самозатухающими свойствами, выделяют мало дыма во время горения;
-
физиологическая индифферентность (биологическая инертность).
Применение PES
Полиэфирсульфоны используют для изготовления сильно нагруженных деталей и конструкций. В электротехнике и применяют для производства деталей телевизоров, конденсаторных пленок, опорных пластин для печатных выключателей, корпусов катушек, пробок для автомобильных свечей.
В медицине полиэфирсульфоны используют при изготовлении аппаратов для диализа, искусственной вентиляции легких и медицинских устройств, корпусов насосов, смотровых стекол.
В быту детали из полиэфирсульфонов широко распространены: это элементы фенов, корпуса утюгов и электросветильников, ручки кухонной посуды и т.д.
Полиэфирсульфоны в России
В России компетенциями в синтезе, испытаниях, применении и экспертизе полиэфирсульфонов обладают несколько предприятий и организаций:
• Специализированные структуры, такие как АО «Институт пластмасс имени Г.С. Петрова» (Москва), ООО «Пластик Групп Калининград».
• Структуры ГК «Росатом», в частности, АО «Препрег-Современные Композиционные Материалы».
• АО «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г. Ромашина — центр компетенций России в области создания наукоемкой, высокотехнологичной продукции из неметаллических материалов для авиационной, ракетно-космической техники и транспорта.
• Курчатовский институт-ВИАМ (авиационные материалы).
• Ряд технических вузов, например, МГТУ им. Н.Э. Баумана; МИСИС, Саратовский госуниверситет им. Н. Г. Чернышевского, Воронежский университет, Белгородский университет, Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова.
В частности, в Центре компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ) «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н.Э. Баумана разработан ряд высокотеплостойких ПЭС сополимерного и блок-сополимерного, имеющих температуру стеклования более 200 °С и способных перерабатываться с помощью растворной и расплавной технологий. В состав марочного ассортимента этих ПЭС входят ПЭС-185, ПЭС-210, ПЭС-220, ПЭС-230, ПЭС-235, ПЭС-240, ПЭС-250 и ПЭС-255, где цифры означают температуру стеклования полимера.
В базе домена «Наука и инновации» на ключевое слово «полиэфирсульфон» зарегистрировано 60 документов, в основном отчёты по НИР, результаты интеллектуальной деятельности, диссертации. Содержательный анализ показывает, что большинство НИОКТР касаются применения рассматриваемых полимеров в композиционных материалах, в том числе в технологиях электроники, а также в мембранных технологиях.
Например, в лаборатории синтеза термопластов МГТУ им. Н.Э. Баумана разработан Лабораторный технологический регламент получения полиэфирсульфона ПЭС-СФ-50/50 №ЛР201640-002-02066434-2021. Процесс получения сополимера ПЭС-СФ основан на проведении реакции сополиконденсации 4,4′-диоксидифенилсульфона (ДОДФС), фенолфталеина (ФФ) и 4,4′-дихлордифенилсульфона (ДХДФС) в присутствии поташа.
Патентный аспект
На портале Google.Patents на период до октября 2024 года указано более 100 000 документов на polyethersulfone. Среди патентообладателей ТОП-5 лидеров составили:
-
Toray Industries, Inc. — 2,6%;
-
Taylor Made Golf Company, Inc. — 1,4%;
-
Ibiden Co., Ltd. — 1,2%;
-
Nitto Denko Corporation — 1,2%.
Как видите, безусловное лидерство за японскими компаниями. Toray Industries — японская химическая корпорация, входящая в состав группы Mitsui. А вот примеры изобретений также японской Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd.:
-
Display Device and Electronic Device US20220030154A1;
-
Light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device US9954177B2;
-
Light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device US10461271B2.
Рейтинг кодов МПК следующий:
-
разное оборудование Y10T — 24,1%;
-
разделение веществ B01D — 17,2%;
-
сокращение выбросов парниковых газов Y02E — 17,1%;
-
композиции высокомолекулярных соединений C08L — 17%;
-
переработка; общие способы приготовления композиций C08J — 16,8%.
А что же в России?
В базе ФИПС поиск по запросу «полиэфирсульфон» выявил 53 патента РФ на изобретения, из которых 23 действующие:
В разделе «В» технологические процессы зафиксировано 10 патентов на изобретения. Большинство посвящены процессам и устройствам мембранных технологий, например обратного осмоса (№2498845), нанофильтрации (№2492916), диализа (№2731396), очистки водорода (№2696131), а также полимерным связующим для композиционных материалов, в частности №2777895 Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него, АО «Препрег-Современные Композиционные Материалы».
В разделе «С» химия и металлургия значится 27 патентов РФ на изобретения, касающиеся способов получения полиэфирсульфонов и клеевых веществ на их основе, например №2597912 Высокопрочный эпоксидный пленочный клей, Курчатовский институт-ВИАМ.
В Разделе «Н» электричество указан всего один патент №2790480 Стеклопластик электроизоляционного назначения, патентообладатели Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева и Институт элементоорганических соединение им. А. Н. Несмеянова РАН. Изобретение относится к области создания высокопрочных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей и эпоксидных связующих, которые могут быть использованы для герметизации электро-радиотехнических изделий, в том числе, катушек индуктивности, высоковольтных катушек разрядников, низковольтных тороидальных трансформаторов, дросселей, переключателей и др.
Действующих заявок на изобретения РФ нет.
Патентов РФ на полезные модели нет.
Заключение
В РФ, судя по открытым источникам, только в МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва), начиная с 2019 года, осуществляется разработка лабораторной и опытно-наработочной технологий изготовления полиэфирсульфонов различных марок. Опытные образцы продукции проходят испытания у потенциальных заказчиков с целью заключения договоров на поставку.
Патентная ситуация слабая, изобретательская активность низкая. Но, будем надеяться на лучшее, то есть на то, что компетенции наших учёных в ближайшие годы воплотятся в реальные производства из разряда «малой химии».
Внесите софт в Реестр отечественного ПО и сэкономьте на налогах
Автор: Oksana_Nedvigina
