Лаборатория физико-химии композиций синтетических и природных полимеров

Заведующий лабораторией:д.х.н., профессор Попов Анатолий Анатольевич

Телефон отдела:—

Почта:—

Комната:—

В последние годы активно развивающимся направлением деятельности лаборатории физико-химии композиций синтетических и природных полимеров является разработка научных основ создания функциональных полимерных композиционных материалов с заданными свойствами. В ряд актуальных задач в этом направлении входит разработка биоразлагаемых полимерных композиций на основе синтетических и природных биоразлагаемых полимеров и соединений. Модификация синтетических полимеров и, в первую очередь, полиолефинов с приданием им биоразлагаемых свойств позволяет решить целый ряд проблем: уменьшить нагрузку на природу, снизив количество полимерного мусора, провести частичную замену невозобновляемого углеводородного сырья на возобновляемое растительное, включая целлюлозосодержащие отходы различных производств, дать экономическую выгоду за счёт снижения себестоимости выпускаемой продукции. Придание биоразлагаемых свойств синтетическим полимерам достигается не только путём добавок природных наполнителей растительного происхождения, но и смешением с биоразлагаемыми гетероцепными полимерами, включая полигидроксиалканоаты, а также введением оксогенерирующих добавок – солей переходных металлов.

На количественном уровне установлено влияние различных факторов на придание биоразлагаемых свойств полиолефинам (полиэтилен, полипропилен и их смеси, сополимеры этилена с винилацетатом, этилена с октеном, пропилена с этиленом и др.) К числу исследованных факторов относятся: химическое строение и конформация мономерных звеньев и разветвлённости макроцепи; химический состав сополимеров этилена с пропиленом, этилена с винилацетатом, этилена с октеном; регулярность распределения этиленовых звеньев в сополимерах с пропиленом (блок- и статистическое);. надмолекулярная структура, включая степень кристалличности; ориентационный эффект; фазовая структура полимерных смесей; химический состав природных наполнителей, степень дисперсности наполнителя и фракционный состав, форма частиц, доля в композиции; химическая природа компатибилизаторов и их доли в композиции; условия приготовления композиций.

По данному направлению в течение последних лет защищено пять кандидатских диссертаций, получено четыре патента, опубликовано более 40 статей в рецензируемых журналах.

Значительный прогресс в охране природы и сохранения качества почв достигнут при использовании биоразлагаемых полимерных плёнок для мульчирования в качестве укрывного и влагоудерживающего материала. Используемые в настоящее время для этих целей синтетические полимеры приводят к загрязнению почв и снижению урожайности. Широкая перспектива использования биодеградируемых полимерных материалов открывается для использования в сельском хозяйстве, для увеличения урожайности и улучшения качества выращиваемых культур. Профессор Л.С. Шибряева использует нетрадиционный метод выращивания семян на полимерной подложке, которая стимулирует всхожесть семян растений, их рост и развитие. В качестве подложки используются нетканые волокна полигидроксиалканоатов.

Сотрудники лаборатории физико-химии композиций синтетических и природных полимеров (2019 год)

Под руководством проф. А.А. Попова в лаборатории продолжились и получили дальнейшее развитие, включая квантово-химические расчёты, работы по разработке теории влияния структурных деформационных напряжений на кинетику и термодинамику химических реакций полимерных и модельных органических молекул. Основываясь на результатах данной теории, разработана принципиально новая, экологически безопасная, безрастворная механохимическая технология галоидирования эластомеров (д.т.н. Ю.О. Андриасян). Вместо используемого в зарубежной и отечественной практике многостадийного процесса, предложен одностадийный. В условиях воздействия силовых полей на эластомер, к которому добавлен галогенсодержащий углеводородный модификатор, в одну стадию получены хлорированные каучуки, изделия из которых по своим эксплуатационным свойствам превосходят традиционно получаемые материалы. За последние годы по данной проблеме защищены две кандидатские диссертации, получено три патента и опубликовано 16 статей в рецензируемых журналах. Исследования получения биоразлагаемых полимеров, механохимическая технология галоидирования эластомеров вызывают большой интерес и поддержку со стороны Правительства и Министерства промышленности и торговли РФ.

 

К не менее перспективному способу модификации ультратонких нетканых волокон биоразлагаемых полимеров – полигидроксибутирата, полилактида и их смесей – относится включение в состав полученного в процессе электроформования волокнистого материала металлопорфиринового комплекса (к.х.н. А.А. Ольхов, совместно с ИХФ РАН). Комплексы металлов с порфиринами являются гомогенными катализаторами автоокисления ряда биогенных веществ, что обуславливает бактерицидный эффект. Полученный ультраволокнистый биополимерный материал с бактерицидным действием позволяет получать биодеградируемые и биорезорбируемые средства дезинфекции и гигиены в медицинской практике. В 2019 году победителем конкурса 2019-2021 года на получение стипендии Президента РФ молодым ученым и аспирантам в номинации «Медицинские технологии, прежде всего диагностическое оборудование, а также лекарственные средства» по теме «Исследование и разработка нового класса антисептических материалов на основе биополимерных волокон для матриц медицинского назначения» стала аспирантка Полина Михайловна Тюбаева (научный рук. – к.х.н. А.А. Ольхов).

В работах по созданию экологически безопасного полипропилена (д.х.н. А.Л. Марголин) удалось ввести в основную цепь полимера боковую карбонильную группу. В отличие от обычного полипропилена (ПП), новый материал уже при малом содержании кетона способен быстро разрушаться под действием дневного света. Наличие в ПП группы с высокой реакционной способностью имеет большой потенциал для ускорения фото-, био- и термодеструкции и открывает перспективы включения этого крупнотоннажного синтетического полимера в естественный круговорот веществ в природе.

В нашей лаборатории поддерживается идея популяризации науки среди студентов и школьников. Первенство здесь принадлежит к.х.н. Ю.В. Тертышной. Она активно сотрудничает со школами г. Москвы: проводит занятия для школьников 10-х классов по программе «Биодеградируемые полимерные материалы: их применение,  свойства и деструкция». В 2016 году этот проект Ю.В. Тертышной победил на конкурсе в области популяризации научных знаний для школьников «Школа юных ученых» и конкурсе Президиума РАН «Ученые – школьникам», участвовала в организации Московского фестиваля научно-технического творчества молодежи «Образование. Наука. Производство» и в организации конкурса научных работ учащихся в рамках экологического Фестиваля «Бережем планету вместе». Ю.В. Тертышная уже несколько лет является членом оргкомитета ежегодной молодежной конференции «ИБХФ РАН – ВУЗы».

Ю.В. Тертышная и профессор А.А. Попов на открытии Молодежной конференции ИБХФ – ВУЗы (2015 год)

За последние 10 лет в лаборатории физико-химии композиций синтетических и природных полимеров прошли обучение 19 аспирантов под руководством д.х.н. А.А. Попова, д.х.н. Л.С. Шибряевой, д.т.н. Ю.О. Андриасяна, к.х.н. Н..Н. Колесниковой, д.х.н. А.Л. Марголина, к.т.н. А.А. Ольхова, к.х.н. Н.П. Храмеевой. Лаборатория является лидером Института по числу аспирантов и настоящей «кузницей» молодых научных кадров.

Лаборатория активно участвует в научно-образовательной деятельности студентов. Ежегодно проводятся лабораторные работы для студентов МТУ (МИТХТ), на которых молодые специалисты осваивают различные методы физико-химического анализа полимеров и их смесей. Занятия со студентами проводят к.ф.-м.н. С.Г. Карпова, к.х.н. Н.М. Ливанова, к.х.н. Ю.В. Тертышная, к.х.н. Т.В. Монахова, к.х.н. Н.Н. Колесникова, к.х.н. Ю.К. Луканина. Профессор А.А. Попов читает лекции аспирантам ИБХФ РАН по теме «Физико-химия высокомолекулярных соединений» и «Биохимическая физика». Д.т.н. Ю.О. Андриасян заведует базовой кафедрой «Новые эластомерные материалы» факультета физики, химии и технологии полимеров МТУ (МИТХТ).

После блестящей защиты кандидатской диссертации аспирантки Ксении Сухаревой (в центре), научный рук. – д.т.н. Ю.О. Андриасян.

В лаборатории работают очень активные и творческие сотрудники и аспиранты, которые много работают и умеют хорошо и весело отдыхать! Они – талантливые артисты, самые активные участники всех праздничных мероприятий Института!