1.7 Полимеры и композиционные материалы нового поколения с заданными комплексами механических и функциональных свойств: синтез, структура и свойства, теория и моделирование

Объектами исследования являлись полиолефины, композиты на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, нанокомпозиты на основе полипропилена, неизоцианатные уретаны, инициаторы полимеризации для синтеза биоразлагаемых полимеров, олигоэфиры, полимерные люминесцентные материалы, протон-проводящие композитные мембраны, пептиды, белки, наноструктурированные поверхности и слои, спиральные молекулы и геликоиды, амофные перфторполимеры. Целями исследований являлись получение новых функциональных композиционных материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и полипропилена с различными модифицирующими напонителями; установление основных закономерностей гомо- и сополимеризации алкенов на новых пост-металлоценовых и модифицированных титан-магниевых катализаторах, исследование устойчивости и строения новых инициаторов полимеризации лактонов; экспериментальное и теоретическое исследование процессов ионной полимеризации оксиранов; разработка методов синтеза азидсодержащих олигоэфиров, безфосгенных и безизоцианатных полиуретанов; разработка новых материалов для молекулярной электроники, методов синтеза нанокомпозитных ионообменных мембран, увеличение прочности модифицированных арамидных волокон; разработка модели разделения биомакромолекул для разных режимов хроматографии пептидов; молекулярно-динамическое моделирование наноструктурированного материала, углеродных спиральных структур, молекул ДНК в растворе, построение полноатомных моделей полимерных мембран Задачи исследований выполнены полностью и в результате исследований в 2022-2024 г.г. получены следующие результаты: - на основе полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы получены реакторные полимерные композиции с полиэтиленом низкой молекулярной массы, сохраняющие высокие деформационно-прочностные характеристики и текучесть композитов в расплаве, содержащие бор радиационнозащитные композиционные материалы, методом полимеризационного наполнения созданы порошки композитов для 3D печати; - получен линейный кристаллический полиэтилен, практически аморфный атактический полипропилен и статистические сополимеры этилена с октеном-1, содержащие от 2 до 9 % октена-1, изучены катализаторы полимеризации пропилена, инициаторы полимеризации лактонов, получены нанокомпозиционные материалы на основе полипропилена и наноразмерного феррита кобальта с увеличенной термостабильностью и электрофизическими характеристиками, получены и исследованы новые композиционные материалы на основе полипропилена с одностенными углеродными нанотрубками; - разработаны методы синтеза азидсодержащих олигоэфиров и полностью термически разлагаемых полимочевин; - изучены особенности проявления дуальной флуоресценции ряда органических соединений в полученных методом фотоотверждения акриловых композициях, установлена связь люминесцентных свойств со структурой полимерной матрицы; - установлено, что модификация арамидного волокна многослойными углеродными нанотрубками приводит к значительному увеличению прочности при сдвиге на границе матрица/волокно; - разработана модель разделения биомакромолекул для разных режимов хроматографии пептидов; - проведено молекулярно-динамическое моделирование наноструктурированного материала, углеродных спиральных структур, молекул ДНК в растворе, построены полноатомные модели полимерных мембран для четырех полимеров. Результаты, полученные в ходе выполнения работ, являются оригинальными и соответствуют мировому уровню. Перспективными для применения в ближайшее время являются композиты для 3D-печати, полимеры с переключаемой флуоресценцией для защиты ценных бумаг, нанокомпозиционные материалы на основе полипропилена и феррита кобальта с увеличенной термостабильностью и электрофизическими характеристиками. Очень перспективными являются высоконаполненные композиты на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и бора (75 масс. %), опытные партии которых переданы НПО ВНИИ Автоматика Росатом. Материал успешно используется для производства портативных нейтронных генераторов и аппаратуры на их основе.