В Москве Михаил Мишустин вручил премию Правительства России в области науки и техники ученым Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна. Награды удостоены целых два коллектива ученых СПбГУПТД. Лауреатами престижной премии стали сразу десять исследователей университета.
Обе разработки касаются решений для легкой промышленности. Ученые разработали технологию оценки эксплуатационных свойств текстильных изделий заданной функциональности. Руководителем научного коллектива выступила проректор по развитию образовательных программ СПбГУПТД Наталья Климова. Вторую премию Михаил Мишустин вручил руководителю коллектива молодых ученых вуза, профессору кафедры химических технологий им. проф. А. А. Хархарова СПбГУПТД Анне Михайловской за технологию переработки и методов цифрового моделирования волокнистых материалов для предприятий легкой промышленности.
Остановимся на достижениях каждого коллектива подробнее.
Премия Правительства в области науки и техники вручена коллективу ученых СПбГУПТД за разработанную технологию оценки эксплуатационных свойств текстильных изделий заданной функциональности.
В коллектив ученых от Университета промышленных технологий и дизайна вошли проректор по развитию образовательных программ Наталья Климова, начальник управления мониторинга научных исследований и контрактов Нина Переборова, заместитель начальника управления мониторинга научных исследований и контрактов Виктория Вагнер, заведующий кафедрой менеджмента Марина Титова и профессор кафедры экономики и финансов Павел Шиков. Совместно с коллегами из Санкт-Петербургского государственного университета ветеринарной медицины, Костромского государственного университета, Российского государственного университета им. А. Н. Косыгина, а также отраслевыми партнерами ООО «ХимТекс» (Иваново) и АО «Салют» (Санкт-Петербург), была разработана технология качественной оценки эксплуатационных свойств текстильных изделий заданной функциональности.
«Основная научно-техническая идея работы состоит в применении методов и технологий качественной оценки эксплуатационных свойств текстильных изделий заданной функциональности, включая исследования сложных режимов их эксплуатации, построении математических моделей деформационно- и релаксационно-эксплуатационных свойств материалов и цифровых методов прогнозирования свойств для улучшения качества продукции и повышения ее конкурентоспособности. Научная новизна заключается в разработанной методологии математического моделирования эксплуатационных процессов текстильных материалов и изделий из них», — комментирует руководитель проекта, проректор по развитию образовательных программ СПбГУПТД Наталья Климова.
В полученных результатах заинтересованы такие отрасли промышленности, как текстильная и легкая, кожевенно-обувная, сельскохозяйственная, ветеринария, медицинская, судостроение, авиастроение, автомобилестроение, парашютостроение, строительная, пищевая. Актуальность решаемой задачи усиливается и продолжающими свое действие международными санкциями.
Ученые занимались исследованием простых текстильных материалов и изделий, в том числе текстильных эластомеров (текстильных имплантатов), которые применяются в ветеринарной хирургии. Разработанная методология реализована на предприятиях: ООО «ХимТекс» и АО «Салют». Текстильные эластомеры прошли апробацию в Санкт-Петербургском государственном университете ветеринарной медицины.
Благодаря разработке предприятия смогут получать практические рекомендации в части наилучшей линейной плотности и компонентного состава текстильных материалов и изделий из них, а также проводить системный и качественный анализ их эксплуатационных свойств. Кроме того, полученные результаты исследования позволяют переходить от исследования реальных текстильных материалов к исследованию их виртуальных цифровых двойников. Это приводит к значительной экономии материальных и временных ресурсов на предприятиях, так как проведение экспериментов над опытной партией продукции заменяется компьютерным моделированием.
Премия Правительства в области науки и техники вручена коллективу ученых СПбГУПТД за разработку и реализацию технологии переработки и методов цифрового моделирования волокнистых материалов для предпрятий легкой промышленности.
В состав коллектива ученых вошли профессор кафедры химических технологий им. проф. А. А. Хархарова Анна Михайловская, ассистенты кафедры Иван Елохин, Екатерина Кудрявцева, старший преподаватель кафедры технологии и проектирования текстильных изделий Татьяна Сергеева, младший научный сотрудник лаборатории информационных технологий Александр Шванкин.
Одним из направлений работы ученых стала разработка и внедрение технологий крашения текстильных материалов с применением химических интенсификаторов. Поиск новых интенсификаторов крашения основывается на их низкой токсичности и экологической безопасности, а также на универсальности их действия по отношению к разным волокнам. Экономический эффект от внедрения разработанных технологий связан с возможностью снижения температуры крашения синтетических волокон, затрат на очистку сточных вод и мероприятий по охране труда.
В результате были разработаны интенсифицированные технологии крашения как для синтетических волокон, так и натуральных. Универсальность интенсификаторов позволяет колорировать смесовые материалы, например, хлопок или полиэфир, из одной красильной ванны и сократить общую продолжительность процесса с 8 до 3 часов. Эта технология внедрена на предприятиях бытового обслуживания по реставрации и химчистке текстильных изделий, поскольку реализуется на машинах типа Аквачистка.
Учеными были научно обоснованы механизмы для каждого случая, что вносит существенный вклад в развитие теории интенсификации химических технологий текстильных материалов в целом. Возвращаясь к практической значимости, надо отметить, что в современных условиях для внедрения технологий крашения важно ориентироваться на реагенты российского производства. Поэтому ученые адаптировали технологию получения интенсификаторов под реалии предприятий и нашли промышленную площадку для реализации их синтеза.
Некоторые интенсификаторы обладают антисептическими свойствами, что позволило создать совмещенную технологию крашения и биостойкой отделкой целлюлозных текстильных материалов из хлопка, крапивы, конопли, льна и т. д. Технология представляет интерес для текстильного комбината, выпускающего медицинскую одежду. Однако для устойчивого антибактериального эффекта к широкому спектру штаммов бактерий и вирусов такой фунгицидности недостаточно. Поэтому учеными были предложены новые системы для получения бикомпонентных наночастиц Cu-Ag для модификации полимерных материалов.
Модифицированные материалы обладают устойчивостью как к граммположительным, так и граммотрицательным микроорганизмам в течение 24 недель и предназначены для производства постельного белья для больниц, медицинской одежды, бинтов и салфеток, чулочно-носочных изделий. Их эффективность подтверждена производственными испытаниями и внедрением. За последние полгода ученые доработали метод для модификации нетканых и пленочных материалов, которые используются в изготовлении обуви.
Следующее направление работы коллектива связано с переработкой отходов волокнистых материалов из трудноразлагаемых полимеров.
«Начну с полиэтилентерефталата — самого популярного полимера на сегодняшний день. Из него делают не только пластиковые бутылки, но и полиэфирные волокна, которые являются основными в производстве костюмных и интерьерных тканей, спецодежды и утепляющих материалов, например, синтепон. В результате накапливаются горы одежды, которую сегодня сжигают или закапывают. Мы разработали химическую технологию, которая позволяет полиэфирное волокно, в том числе окрашенное и с препаратами для гидрофобной и малосминаемой отделки, превратить в терефталевую кислоту (ТФК). Но возник вопрос, кому нужна ТФК. Мы наладили контакт с химическим производством, которое не только использует ТФК в большом количестве, но и получает ее из п-ксилола, который покупают в Китае. Более того, получение ТФК из п-ксилола — это сложный процесс каталитического окисления, сопровождающийся образованием большого количества побочных продуктов. По нашей же технологии ТФК образуется из волокнистых отходов легкой промышленности при степени конверсии полимера 97-98% и выходе целевого продукта более 80%», — рассказывает профессор кафедры химических технологий им. проф. А. А. Хархарова Анна Михайловская.
Еще один очень востребованный и трудноразлагаемый полимер — это полипропилен (ПП). Сегодня отходы ПП рассматривают как ценные ресурсы для получения топлива методом пиролиза. Но при пиролизе ПП образуется сложная смесь, куда помимо топливных углеводородов входят нежелательные алкены, арены, цикланы. Исследования, проведенные коллективом СПбГУПТД, показали, что предварительная модификация отходов ПП волокна некоторыми галогенидами аммония позволяет провести гидрокрекинг ПП в образованием фракции дизельного топлива при нулевом содержании нежелательных для топлива соединений. С другой стороны, по направлению переработки ПП, есть запрос от производителя минеральных удобрений, повысить биоразлагаемость нетканого ПП материала типа спанбонд и мелтблаун, который используется в сельском хозяйстве.
Также коллектив ученых занимался вопросом усовершенствования технологии производства ковровых покрытий. Исследователям удалось заменить жидкое латексное связующее, которое используется для склеивания основы ковра с ворсом со вторичной прочной основой, на термопластичную полиэтиленовую пленку. Технология позволяет сократить потребление энергии, затрачиваемое на нагрев жидкого латексного связующего и испарение из него воды, в 13 раз. При внедрении технологии у предприятия отпадает необходимость в целом участке цеха — химической станции, где при традиционном способе происходит подготовка и поддержание состояния жидкого латексного связующего. Предприятию также не потребуются сложные системы для очистки сточных вод, загрязненных неэкологичным латексом.
Также была разработана модель формирования ворса методом электрофлокирования, экономический эффект от внедрения которой связан с увеличением производительности в два раза. В этой части работы были использованы новые цифровые методы прогнозирования эксплуатационных свойств покрытия.
Разработаны методы цифрового прогнозирования релаксации, ползучести и восстановления текстильных материалов. Это дает возможность предприятиям прогнозировать свойства материалов на их виртуальной модели в заданных эксплуатационных условиях без проведения тестов. Такой подход исключает из цикла производство больших партий опытных образцов, что снижает конечную себестоимость продукта.
