Материалы, нанокомпозиты и адгезивы на основе полимеров: синтез, модификация, структура, свойства, создание функциональных материалов на их основе

Работы ведутся по следующим направлениям: 1. Развитие реологических подходов к анализу высоконаполненных композитов на основе полимерных систем; создание композитов на основе полиэфиров, содержащих наночастицы оксида графена; развитие теории течения гетерофазных композиций в узких каналах; разработка принципов модификации прядильных растворов для мокрого формования с простыми осадителями с целью получения термостойкого волокна (на примере полинафтоилбензимидазола) 2. Развитие методик синтеза для получения мультиблок-сополимеров по реакции макромолекулярного кросс-метатезиса. 3. Исследование структуры и свойств дискотических жидких кристаллов в композициях с молекулярными акцепторами электронов. 4. Развитие молекулярной теории макромолекул. 5. Новые подходы к синтезу и структурные исследования высокопористых металл-углеродных систем на основе ИК-пиролизованного хитозана, включающих наночастицы переходных металлов, а также кобальт- и железосодержащие магнитные наноматериалы на основе нанокомпозита полидифениламин-2-карбоновой кислоты (ПДФАК) и магнетита. 6. Разработка полимерных композиционных материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами на основе наночастиц асфальтенов; 7. Разработка теплоаккумуляторов для рекуперации тепловой энергии на основе эпоксидной матрицы и фазопереходных материалов различной природы 8. Разработка методов получения полиолефиновых композитов, в которых в качестве усиливающего наполнителя в режиме in situ в процессе экструзии формируются нановолокна ориентированного полиолефина. 9. Синтез и исследование свойств биоцидных композитов на основе полиэлектролитов, сорбированных на монтмориллоните для создания композитов, устойчивых к биологической коррозии: оптимизация состава полимерных материалов в соответствии с результатами старения в различных условиях, в том числе в тропическом климате. 10. Развитие теории стохастической термодинамики работы молекулярных насосов. 11. Создание инновационных полимерных материалов для биоцидных, противовирусных компонентов лекарственных веществ, в том числе на основе природных полисахаридов; методы синтеза протонированных полидиаллиламинов с варьируемой молекулярной массой и узкой дисперсностью для получения семейства полимеров с различными функциональными свойствами. 12. Развитие подходов к синтезу и модификации полимеров для направленного получения потенциальных материалов для мембранного газоразделения, оптоэлектроники на основе кремнийсодержащих напряженных мономеров (норборненов), бициклогептенов, циклокарбосилоксанов, акрилатов и др.: разработка каталитических систем, методов и методик полимеризации и синтеза мономеров. Объектами исследования По направлению 1 являлись полимерные системы, проявляющие, как правило, структурные и/или фазовые превращения в процессе течения и переработки в волокна, пленки, объемные изделия. Особое внимание было уделено многокомпонентным гетерофазным композициям, используемым для получения материалов методом порошкового литья под давлением. Композиции на основе полиэтилентерефталата, наполненного оксидом графена, который при термообработке синтезируемой композиции переходил в восстановленный оксид графена, обладающий сенсорными характеристиками. В качестве конечного материала использовали полиэфирные волокна, наполненные углеродсодержащим наполнителем; полимерные гелеобразные системы на примере формования волокон из растворов полиаминонафтоиленимида-О (ПАНИ-О) в N-метилпирролидоне По направлению 2–4: сополимеры норборненов и циклоолефинов с различным строением цепи, в том числе блочного типа; трифениленсодержащие дискотики; квантовые точки CdSe/ZnS. По направлению 5: наноматериалы на основе химически активированных нанокомпозитов карбонизованного хитозана (ХТ) с биметаллическими FeCo наночастицами; Co- и Fe-содержащие магнитные наноматериалы на основе полидифениламина (ПДФА), полифеноксазина (ПФОА), полидифениламин-2-карбоновой кислоты (ПДФАК). По направлению 6: Асфальтены, экстрагированные из тяжелой нефти. По направлению 7: материал на основе эпоксидного олигомера, высокотемпературного отвердителя (диаминодифенилсульфона) и кристаллизующегося вещества, запасающего тепловую энергию По направлению 8: смеси полиэтилен-полипропилен (состава 80:20) и исходных полиолефинов По направлению 9: суспензии на основе ПГМГ-ГХ (полигуанидина гидрохлорида), сорбированного на монтморрилоните (ММТ), полимерные материалы (композиты с полиэтиленовой матрицей, каучуки различного состава, ПВХ пластикат), в которых наряду с комплексной биоцидной добавкой для обеспечения защиты от воздействия солнечного света введены стабилизаторы различного типа. По направлению 10: теоретические расчеты По направлению 11: гидрогели, химотрипсин, трипсин, ингибитор трипсина и химотрипсина, гемосорбент, инсулин; акриламид, N,N-диэтилакриламид, производные альгината натрия, содержащие реакционноспособные группы, интерполимерные комплексы; сополимеры малеинового ангидрида, лидокаин, макромолекулярные системы на основе полиэлектролитных комплексов природных и синтетических полимеров, содержащие лекарственные вещества, чередующиеся циклосополимерные прекурсоры ангидридного типа повышенной функциональной емкости для контролируемой конверсии в анионные полиэлектролиты и их лиганд-модифицированные производные, потенциально биосовместимые и обладающие противовирусной активностью; мономеры с ковалентно присоединенными гуанидиновыми группами и (со) полимеры на их основе; природные биодеградируемые полимеры ряда хитина - хитозана и водорастворимые полиэлектролиты на их основе; биополимер карбоксиметилцеллюлоза; нетоксичные синтетические полимеры биомедицинского назначения (полиэтиленоксид, поливиниловый спирт); восстановители природного происхождения (D-глюкоза, аскорбиновая кислота, растительные антиоксиданты). Мономер трифторацетатная соль диаллиламмония (ДААТФА), ОПЦ-агент этилксантогенуксусная кислота (ксантат) и инициатор 4,4ˊ-Азобис(4-цианопентановая кислота) (АЦПК); протонированные диаллиламмониевые полимеры ОПЦ-ПДААТФА полученные полимеризацией ДААТФА в присутствии ОПЦ-агента ксантата По направлению 12: 5-норборненил-2-метанол, моногидросилоксаны, монометиловый эфир триэтиленгликоля, каталитические системы на основе Pd-комплексов с N-гетероциклическими карбеновыми лигандами, кремнийзамещённые трицикло[4.2.2.02,5]дека-3,9-диены и трицикло[4.2.2.02,5]дека-3,7,9-триены, 5-триметилсилокси-1-циклооктен, катализаторы Граббса первого и второго поколений, метатезисные полимеры на основе кремнийзамещённых трицикло[4.2.2.02,5]дека-3,9-диены и трицикло[4.2.2.02,5]дека-3,7,9-триены, каталитические системы на основе солей палладия, активированных нитрозамещёнными арилгалогенидами, органические фосфины, аддитивный полинорборнен с дисилоксановыми боковыми заместителями, норборнендикарбоксиимиды с 4-трифторметилфенильным и пентафторфенильным заместителем, каталитические системы на основе Pd-комплексов с N-гетероциклическими карбеновыми лигандами, аддитивные полимеры на основе норборнендикарбоксиимидов Методы исследования: гель-проникающая хроматография, дифференциальная сканирующая калориметрия, гравиметрия, оптическая спектроскопия, ИК-Фурье спектроскопия, спектроскопия ЯМР, квантово-химические расчеты, сканирующая электронная микроскопия, ИК-пиролиз, макромолекулярный кросс-метатезис, контролируемая радикальная полимеризация, коллоидный синтез динамическое светорассеяние, биохимические методы исследования полимеров и биологически активных соединений, дифференциальная сканирующая калориметрия, зондирование липкости, измерения отслаивания, реометрия, in situ окислительная полимеризация; щелочная активация; ИК-пиролиз; ультразвуковое перемешивание (УЗП). Цель работы состояла: По направлению 1: в развитии единого принципа использования реологического подхода в формировании гетерофазных полимерных материалов и нефтесодержащих композиций и их тестировании по стадиям либо по стадиям технологического процесса, либо в ходе транспортировки с изменяющейся морфологией. По направлению 2: Получение новых функциональных полимеров модификацией двойных связей в полинорборненах, циклооктенах и их производных. По направлению 3: Исследование структурированных систем на основе аморфных и жидкокристаллических полимеров и сополимеров, в том числе для их использования в качестве матриц функциональных композитов с неорганическими наночастицами. По направлению 4: Развитие новых молекулярных подходов в теории жидких кристаллов и ЖК полимеров. По направлению 5: разработка методики получения активированных металл-углеродных нанокомпозитов на основе ИК-пиролизованного ХТ (ИК-ХТ) и наночастиц FeCo, изучение влияния щелочной активации на морфологию, фазовый состав, дисперсность и удельную площадь поверхности; разработка методики получения активированного углеродного материала (АУМ), изучение влияния условий предобработки на пористость, сорбционные и электрокаталитические свойства; получение мультифункциональных гибридных нанокомпозитов на основе электроактивных полимеров, магнитных частиц и углеродных нанотрубок и исследование электропроводящих термостойкости, электрических и магнитных свойств полученных композитов. По направлению 6: получение композиционных материалов на основе полиамида 12 и асфальтенов и исследование физико-механических и адгезионных свойств полученных композитов. По направлению 7: разработка теплоаккумулирующего материала на основе эпоксидного олигомера, высокотемпературного отвердителя (диаминодифенилсульфона) и кристаллизующегося вещества, запасающего тепловую энергию. По направлению 8: исследование текстуры волокон смесей полиэтилен-полипропилен, полученных методом фильерной вытяжки, и сопоставление механических показателей пленок с изотропной структурой и волокон; По направлению 9: изучение адсорбции ПГМГ-ГХ на ММТ в суспензии при различных условиях (при варьировании соотношения ММТ/ПГМГ-ГХ, pH, продолжительности проведения синтеза, концентрации полиэлектролита на стадии адсорбции) и влияния структуры адсорбционных слоев на биоцидные свойства комплексных биоцидных добавок в полимерных композитах; испытания в естественных условиях на полигонах Российско-Вьетнамского Тропического центра (Тропцентра) и при ускоренном старении (облучении ультрафиолетовыми лампами с различными спектральными характеристиками) полимерных материалов (композиты с полиэтиленовой матрицей, каучуки различного состава, ПВХ пластикат), в которых наряду с комплексной биоцидной добавкой для обеспечения защиты от воздействия солнечного света введены стабилизаторы различного типа. По направлению 10: построение уточненной модели диффузионного транспорта частиц в мембранном канале с потенциальным профилем внутри и открывающимися и закрывающимися воротами на входе в канал. Нахождение аналитических решений для вероятности прохождения канала и диффузионного потока частиц в виде функций основных безразмерных параметров модели, характеризующих потенциальный профиль, гейтинг и геметрию. Построение модели молекулярного насоса, работающего против градиента концентрации. По направлению 11: изучение взаимосвязи между структурой полимерного гидрогеля и активностью иммобилизованного биологически активного вещества. Разработка методов введения функциональных групп в цепи альгината для оптимизации систем на его основе: гидрогелей и других материалов, изменяющих свои свойства под действием внешних факторов (температуры, рН среды солевого фона). Создание рН-чувствительных гидрогелей на основе интерполимерных комплексов природных и синтетических поликислот. Моделирование и прогноз перспективности расширения круга мономеров для создания полиэлектролитных систем целевого назначения; синтез серии тест-образцов, сочетающих в составе основной и боковых цепей различные типы релевантных циклических структур; синтез серии тест- образцов ПАКС, содержащих хелатно-бициклический диамин, фиксированный ионными и ковалентными связями; исследование их биологической активности. Поиск путей синтеза новых гуанидинсодержащих гидрофильных и гидрофобных сополимеров на основе метакрилоилгуанидин гидрохлорида, солей метакрилоилгуанидин – трифторацетата (МГТФА) и гидрохлорида (МГГХ) и изучение их поведения в реакциях радикальной сополимеризации, а также определение физико-химических и биоцидных свойств этих сополимеров. Разработка экологичных способов получения наночастиц металлов в матрице водорастворимых природных биополимеров (производных хитина и хитозана, карбоксиметилцеллюлоза). Определение антимикробной активности полученных коллоидных растворов, содержащих наночастицы серебра стабилизированных полимерной матрицей. Создание нанокомпозитных материалов на основе природных и синтетических полимеров, содержащих наночастицы металлов. Сопоставление действия полимеров ОПЦ-ПДААТФА с концевой дитиокарбонильной группой и полимеров ПДААТФА с концевой винильной группой, полученных классической свободно-радикальной полимеризацией, на бактериальную клеточную стенку (используя модельное соединение), а также антимикробную активность этих полимеров. По направлению 12: Развитие подходов к синтезу мономеров с Si–O–Si-, Si–O–C- и C–O–C-фрагментами на основе 5-норборненил-2-метанола, изучение их полимеризации и физико-химических свойств полученных полимеров. Изучение постмодификации кремнийзамещённых метатезисных полимеров на основе каркасных мономеров нового типа – трициклодекадиенов и трициклодектриенов. Исследование влияния природы фосфина на новые каталитические системы для аддитивной полимеризации норборненов на основе Pd-прекатализаторов и органических сокатализаторов. Исследование влияния обработки плазмой поверхности кремнийсодержащих аддитивных полинорборненов на их газотранспортные характеристики. Синтез аддитивных полимеров на основе норборнендикарбоксиимидов с фторсодержащими заместителями и исследование их газотранспортных характеристик.