Мы продолжаем рассказывать о различных химических веществах, их применении в электронике и, разумеется, патентом аспекте. На этот раз речь пойдет о полимере полиарилат.
Где используется?
Полиарилаты представляют собой сложные полиэфиры двухатомных фенолов и дикарбоновых кислот. Синтез этих полимеров осуществляют через хлорангидриды дикарбоновых кислот одним из 3-х методов:
поликонденсацией в инертной среде при повышенной температуре в высококипящем растворителе (динил, дитолилметан, совол, хлорнафталин);
межфазной поликонденсацией при комнатной температуре;
акцепторно-каталитической поликонденсацией в среде органического растворителя при 0-50°С в присутствии третичного амина.
Основные области применения полиарилатов:
конструкционные изделия, с хорошими диэлектрическими свойствами, в радио- и электротехнике;
композиционные материалы, в том числе и антифрикционные, которые обладают низким коэффициентом трения и могут работать без смазки при температурах до 250°С, даже в вакууме, или в узлах, где не допускаются жидкие смазки, а также при больших градиентах скоростей между трущимися поверхностями;
полиарилаты фенолфталеина используются как волокнистые фильтрующие материалы, работающие при температурах до 300°С;
теплостойкие полиарилатные пленки, получаемые экструзией расплава или поливом из растворов, применяются как электроизоляционные материалы;
терефталат полибисфенола-А хорошо показал себя в солнечных панелях, поскольку устойчив к ультрафиолетовому излучению.
Не путать наши элитные, изысканные полиарилаты с созвучными по названию полиакрилатами, известными миллиардам людей по восхитительным акриловым краскам и непрезентабельным зубным протезам!
В маркетинговом обзоре Global Polyarylate Market Overview указано, что оптические пленки, автомобильные детали, электрические и электронные компоненты, а также промышленное оборудование являются ключевыми областями применения полиарилата. В частности исключительные оптические свойства полиарилата делают его идеальным материалом для оптических пленок (optical films), используемых в различных областях применения, таких как поляризаторы, пленки для дисплеев и защитные пленки. По прогнозам, к 2025 году мировой рынок оптических пленок достигнет 12,3 млрд долларов, что обусловлено растущим спросом на высококачественные дисплеи для смартфонов, планшетов и других электронных устройств.
Автомобильные детали. Полиарилат находит широкое применение в автомобилестроении благодаря своим легким свойствам, высокой прочности и термостойкости. Он широко используется в производстве деталей интерьера, таких как приборные панели, дверные панели и чехлы для сидений. Ожидается, что растущая автомобильная промышленность будет стимулировать спрос на полиарилат в автомобилестроении.
Электрические и электронные компоненты. Электроизоляционные и огнезащитные свойства полиарилата делают его пригодным для изготовления электрических и электронных компонентов. Он используется в производстве разъемов, переключателей и печатных плат. Растущий спрос на электронные устройства и миниатюризация компонентов способствуют росту этого сегмента.
Промышленное оборудование. Высокая прочность и долговечность полиарилата делают его идеальным материалом для изготовления компонентов промышленного оборудования, таких как шестерни, подшипники и корпуса. Он также используется при изготовлении оборудования для химической и пищевой промышленности. Растущий спрос на промышленную автоматизацию и потребность в долговечных материалах в суровых условиях эксплуатации стимулируют рост этого сегмента.
В целом, ожидается, что в ближайшие годы сегмент применения полиарилатов на рынке значительно расширится. Ожидается, что растущий спрос на полиарилат в различных отраслях промышленности в сочетании с его уникальными свойствами и универсальностью будет способствовать росту рынка.
Среди основных игроков:
Lanxess AG;
Celanese Corporation;
BASF SE;
Eastman Chemical Company;
Sumitomo Chemical;
Toray Industries;
PolyOne Corporation и т.д.
Патентный аспект
На портале Google.Patents указано более 100 000 документов на февраль 2025 по polyarylate. Среди патентообладателей ТОП-7 лидеров составили:
Samsung Display Co., Ltd. — 7,4%;
Canon Kabushiki Kaisha — 3,9%;
Ricoh Company, Ltd. — 2,8%;
LG Chem (株式会社Lg化学) — 2,1%;
General Electric Company — 2%;
Taylor Made Golf Company, Inc. — 1,7%;
Как видите, безусловное лидерство в основном за японскими, южнокорейскими и американскими компаниями. Это фирмы известные, их названия на слуху не только у специалистов.
Рейтинг кодов МПК следующий:
разное оборудование Y10T — 18,8%;
сокращение выбросов парниковых газов Y02E — 16,3%;
органические электрические твердотельные устройства H10K — 15,7%;
слоистые изделия или материалы B32B — 14,7%;
композиции высокомолекулярных соединений C08L — 14,1%;
оптические устройства G02F — 12,5%;
полупроводниковые приборы H01L — 12,2%;
использование неорганических или низкомолекулярных органических веществ в качестве компонентов для композиций на основе высокомолекулярных соединений C08K — 11%;
оптические элементы, системы или приборы G02B — 10,8%.
А что же в России?
Способы получения полиарилатов начали патентовать в СССР ещё в 1960-е годы (см. например Авторские свидетельства SU181283A2 и SU325237A1). Авторитетным специалистом был академик Василий Владимирович Коршак, Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН
В базе ФИПС поиск по запросу «полиарилат» выявлено 11 патентов РФ на изобретения, из которых только 3 действующие, перечислим их все:
№2556858 Способ получения полиарилатов, Завод имени Я.М. Свердлова (Дзержинск);
№2565177 Эпоксидное связующее пленочного типа, ВИАМ (Москва);
№2823959 Железобетонное изделие и способ его изготовления [добавка полиарилата для изготовления железобетонных шпал и брусьев], АО «БетЭлТранс» (Москва).
Недействующие патенты принадлежали следующим юрлицам: Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН, Ивановский государственный химико-технологический университет, Тейджин Арамид Б.В. (NL), Эвоник Дегусса ГмбХ (DE).
Актуальных заявок на изобретения нет.
Патентов РФ на полезные модели нет. Впрочем, как программ для ЭВМ и баз данных по этой теме.
Отечественные исследования
В базе домена «Наука и инновации» на «полиарилат» 38 документов, в основном отчёты по НИР, результаты интеллектуальной деятельности, диссертации. Так, Институт элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова РАН выполнил за грант Минобрнаука РФ 178 млн руб. в 2020 г. НИОКТР «Получение новых фундаментальных знаний о строении, синтезе и свойствах элементоорганических, полиароматических высокомолекулярных соединений различной архитектуры. Разработка методов компьютерного моделирования строения и свойств высокомолекулярных соединений и создание конструкционных, функциональных полимеров и многокомпонентных полимерных систем для высокотехнологичных отраслей промышленности: медицины, авиакосмической и специальной техники». В частности, синтезированы и исследованы новые статистические терполимеры типа D1-A1-D1-A2 для изготовления полимерных солнечных фотоэлементов.
НИР «Разработка полимерных газоразделительных мембран на основе блоксополимеров с повышенными механическими и термическими свойствами» осуществлена в 2020-2023 гг. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Проект направлен на разработку непористой полимерной мембраны на основе нового полиарилатполиэтиленоксидного блок-сополимера, обладающей высокой химической стабильностью, повышенной теплостойкостью, а также улучшенным комплексом физико-механических и диффузионных характеристик, позволяющих эксплуатировать данный вид мембран в условиях высоких давлений и температур. Возможные потребители: Аэрокосмическая, нефтеперерабатывающая, медицинская и сельскохозяйственная промышленность.
Выводы
Потребление полиарилатов в России и мире будет расти. Как и число патентов по данной теме. К сожалению, отечественные охранные документы по данному направлению можно пересчитать по пальцам одной руки, что прискорбно. Это особенно печально на фоне успехов тех же корейских и японских компаний, которые вовремя инвестировали в исследования по данной теме. Что ж, остается надеяться на возможное лицензирование со стороны дружественных китайских предприятий и организаций.