Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Общий обзор. Введение

Литература сильно различается по объему и охвату: некоторые работы охватывают широкие области полимерной промышленности, другие углубляются, например, в сегмент материалов инженерного класса или в процессы обработки/переработки. Также работы различаются по уровню и акценту: некоторые адресованы в первую очередь студентам, другие — профессионалам. Некоторые предназначены для удовлетворения потребностей исследователей, другие — для специалистов-практиков в промышленности, и мы стараемся писать статьи или переводить работы западных авторов именно практической направленности. Однако ни один источник, независимо от того, насколько он обширный, не может удовлетворить все потребности в любых условиях, ведь полимерная индустрия, как в академических, так и в бизнес-компонентах, слишком масштабна. В любом случае, большинство книг по пластикам уникальны — их освещение соответствует пристрастиям или предубеждениям их авторов, что опять же не удивительно, учитывая широту не только индустрии пластмасс, но и текущих и будущих применений.

В трудные экономические времена, когда все специалисты, от инженеров до менеджеров по продажам, испытывают серьезное давление, важно предоставить такое общее руководство, которое будет полезно многим, а особенности отдельных материалов и их применения были бы описаны так, чтобы это было понятно каждому, но без ущерба для академической стороны описаний. Поэтому мы решили обратиться к западной литературе (к сожалению, книги по современным пластикам на русском языке пока еще довольно немногочисленны и невелики по объему), которая является одновременно академической и научно-популярной, и расширить имеющиеся описания необходимыми комментариями. Для данного цикла статей было решено использовать в качестве базового академического пособия «Прикладное руководство по пластикам» профессора Майера Кутца. Эта книга, которую составляют статьи многих авторов, была составлена в 2011 году, однако ни одна из ее частей не потеряла актуальности. Мы же не будем ограничиваться банальным переводом, а расширим эти описания там, где необходимо, с учетом предлагаемой нами продукции.

Пластиковая промышленность производит детали, которые содержат высокий процент полимеров в конечном продукте. Полимеры производятся синтетическим путем и сочетают в себе много свойств, которые невозможно совместить в натуральных, природных материалах. Есть много различных типов полимеров, используемых сегодня, и многие еще предстоит открыть. Сами полимеры (а точнее, их группы) будут обсуждаться более подробно позже, а пока заметим, что некоторые отрасли ограничены методом, с помощью которого они должны создавать свой продукт. Индустрия пластмасс способна избежать этих ограничений благодаря использованию множества различных методов обработки. Методы, используемые в формовании пластиковых изделий, включают формование, экструзию, выдувное формование, термоформование, ротационное формование и изготовление композитов. Каждый из этих процессов имеет свои уникальные преимущества и методы для формирования пластика. Из этих процессов формование является наиболее распространенным, а экструзия — на втором месте. В каждом из этих процессов есть подпроцессы, которые немного отличаются от других, но следуют одному и тому же базовому шаблону обработки. Каждый из них будет обсуждаться более подробно дальше.

В настоящее время индустрия пластмасс занимает третье место среди всех других отраслей в мире. Роль этой отрасли в мировой экономике жизненно важна, поскольку другие отрасли полагаются на пластиковые детали для получения прибыли. Кроме того, размер отрасли охватывает бесчисленные рынки, которые зависят от индустрии пластмасс. Общество индустрии пластмасс (SPI) сообщает, что только в Соединенных Штатах на долю индустрии пластмасс приходится около 1 триллиона долларов годового объема продаж (по данным на 2019 год), а в американских компаниях по производству пластмасс работает более 1 миллиона человек. Многие отрасли довольно дороги в обслуживании и, хотя ежегодные продажи настолько высоки, инвестиции часто бывают такими же большими. Тем не менее, до кризиса, вызванного пандемией короновируса, индустрия пластмасс в мире имела положительное сальдо торгового баланса. Эксперты также заявляют, что продажи в полимерной индустрии увеличивались на 3,1% ежегодно с 1980 года, несмотря ни на какие кризисы. В то же время рост в производстве пластмасс составляет 2,2% ежегодно, и это более солидный показатель, чем в производственной отрасли в целом, то есть пластиковая индустрия до сих пор является наиболее динамично развивающейся отраслью промышленности из всех.