Відділ хімії сітчастих полімерів

Відділ хімії сітчастих полімерів створено в 1965 р. З часу створення і до 1998 р. ним завідувала доктор хімічних наук, професор С.І. Омельченко. В 1998 р. відділ було об’єднано з лабораторією синтезу поліуретанів (завідувач лабораторії В.В. Шевченко). Відділ олігомерів і синтетичних каучуків організовано в 1965 р. До 1977 р. ним керував його засновник доктор хімічних наук, професор Ю.Л. Спірін, з 1977 до 2007 р. завідувачем відділу був кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник В.К. Грищенко.

Роботи відділу на даному етапі акумулюють основні здобутки своїх попередників і лежать у руслі нових наукових напрямів у відповідності з сучасними вимогами науки і практики. В своїй основі вони пов’язані з синтезом реакційноздатних карбо- і гетероланцюгових, а також кремнійорганічних і фторовмісних олігомерів та полімерів різної молекулярної архітектури, розробкою методів їх функціоналізації, дослідженням процесів формування (в т. ч. золь-гель методом) і модифікації полімерів різної просторової структури із багатокомпонентних олігомер-них систем (включаючи органо-неорганічні), встановленням закономірностей цілеспрямованого регулювання властивостей як традиційних, так і наноструктурованих композиційних плівкотвірних матеріалів на їх основі для різних галузей споживання.

Основна спрямованість робіт, створеного проф. С.І. Омельченко відділу, полягала в розробці і впровадженні антикорозійних покриттів і лакофарбових матеріалів на основі полімерів сітчастої будови. Були розроблені методи синтезу вихідних олігоестерів і карбофункційних кремнійорганічних олігомерів і досліджено їх реакційну здатність.

Для вивчення особливостей синтезу олігоестерів розроблено новий метод – динамічний термофункціональний аналіз, який за відповідними термограмами дає змогу визначити температурні інтервали окремих стадій і в цілому оптимізувати процес поліестерифікації в залежності від будови вихідних сполук. Синтезовано ряди здатних до полімеризації і поліконденсації олігоестерів з аліфатичними і ароматичними, а також новими аліцикленовими і гетероциклічними фрагментами у своєму складі.

Синтез і дослідження реакційноздатних кремнійорганічних олігомерів набули значного розвитку в зв’язку з необхідністю покращення гідрофобності, водо- і атмосферостійкості, термічних, діелектричних та інших важливих технічних показників сітчастих полімерів. З урахуванням цього, починаючи з 1965 р., у відділі проводились дослідження синтезу карбофункційних кремнійорганічних сполук. Розроблено методи отримання нових олігополіолів, гідроксиалкоксисиланів, олігоспиртів з силариленовими і силоксановими угрупованнями. Розроблено безфосгенний спосіб отримання карбофункційних кремнійорганічних моно-, ди- та поліізоціанатів.

Важливим розвитком досліджень у цьому напрямі була розробка загального простого одностадійного методу отримання рядів гідроксил-вмісних кремнійорганічних блоккоолігомерів та блоккоолігоестерів, які

мають реальну основу для широкого практичного впровадження. Значний інтерес має також оригінальний метод отримання кремнійвмісних блоккоолігоуретанів з кінцевими гідроксильними групами. Він базується на проведенні обмінної реакції між бісгалоїдсилоксаном і ізоціанатом калію за наявності гідроксилвмісних олігомерів. Проведено всебічне дослідження будови та властивостей синтезованих сполук і встановлена їх значна реакційна здатність у реакціях з ізоціанатами і ізоціанатними форполімерами.

Великий обсяг робіт було присвячено встановленню особливостей процесів формування плівкотвірних поліуретанів у тонкому шарі на поверхнях різних субстратів. Для цього циклу досліджень, крім синтезованих олігоестерів і кремнійорганічних олігомерів, використовували олігоетергліколі та олігоетерполіоли різної будови і функціональності в поєднанні з поліізоціанатними аддуктами різного складу. Показано, що безпосередній вплив на процес має гнучкість олігомерних ланцюгів та їх здатність до конформаційних перетворень. Будова олігомеру впливає на ступінь розгалуження і завершеності формування сітчастого полімеру. Визначені умови регулювання спрямованості процесу, досягнення достатньої глибини перетворень функційних груп і високого виходу зшитого полімеру.

Для даних систем досліджено зв’язок між хімічною будовою, структурою і властивостями з урахуванням концентрації окремих угруповань, типу та ступеня зшивання. Введення та збільшення концентрації ароматичних, аліцикленових, гетероциклічних, уретанових і сечовинних груп підвищує жорсткість, твердість, міцність та адгезію плівок; введення оксіалкіленових та аліфатичних ланцюгів зумовлює еластифікацію і знижує міцність полімерів. Зростання термічної стійкості спостерігається з підвищенням ступеня зшивання, концентрації силоксанових і силариленових угруповань, ароматичних і аліцикленових циклів. Хімічна стійкість залежить від наявності чутливих до гідролізу ділянок ланцюгів. Збільшення щільності зшивання і зменшення гнучкості міжвузлових ланцюгів дає змогу підвищити захисні властивості покриттів.

Істотні результати були отримані в напрямі модифікації поліуретанів різними органічними і кремнійорганічними сполуками. Вдалими модифікаторами виявились епоксидні олігомери, які приводять до підвищення адгезії, міцності та стійкості до зміни температур, а також суттєво покращують захисні властивості покриттів. Введення хлорвмісних кополімерів дало змогу одержати плівки з відмінною хімічною стійкістю в дуже агресивних середовищах, а також в умовах тропічного і субтропічного клімату.

Плідною виявилась ідея використання сумішей органічних і кремнійорганічних модифікаторів, яка дала змогу отримати плівкотвірні системи, які за показниками можуть конкурувати з кращими світовими зразками антикорозійних універсальних лакофарбових матеріалів.

Під час досліджень ураховувались тенденції розвитку хімічного виробництва і поступово було здійснено перехід від традиційних органо-розчинних плівкотвірних матеріалів до екологічно безпечних високо-концентрованих систем. Зараз зусилля спрямовані на отримання водних антикорозійних плівкотвірних композицій.

За участі Інституту фізичної хімії НАН України та інших організацій, починаючи з 1965 р., проведені цілеспрямовані дослідження в галузі синтезу і радіаційної полімеризації олігомерних систем. Досліджено процес радіаційної кополімеризації олігоестермалеїнатів з мономерами вінілового, акрилового і алілового рядів, а також олігоестер- і епоксиакрилатів, олігоуретанмалеїнатів та ін. Встановлені відносна реакційна здатність систем і властивості кополімерів залежно від будови вихідних компонентів і параметрів радіаційної обробки.

Вперше розроблені композиції і встановлені умови, які дають змогу отримати радіаційним способом при низьких дозах опромінення епоксидні, фенолоформальдегідні та інші полімери, отверднення яких проходить за механізмами поліконденсації. Для вирішення цього питання продуктивним виявився вибір отверджувачів і сенсибілізаторів, які відрізняються високою радіаційною чутливістю і каталітичною активністю. Досліджені хімічні процеси, які відбуваються в олігомерних системах під дією іонізуючих випромінювань, і показано, що реакції, які проходять при формуванні сітчастих полімерів, не відрізняються від тих, що мають місце при термохімічному отвердненні. Відмінністю радіаційних процесів є значно більша швидкість реакцій, нижчі значення енергій активації і більш глибоке перетворення функційних груп. У результаті цього комплексу досліджень розроблені і впроваджені рецептури зв’язуючих для армованих пластиків, відпрацьовані умови їх радіаційного формування, що дало змогу отримати матеріали з високими, цільовими характеристиками – міцністю і термостійкістю.

За матеріалами проведених досліджень опубліковано 4 монографії, 430 статей, одержано 95 авторських свідоцтв СРСР і патентів України, зроблено 308 доповідей на конференціях різного рівня, підготовлено 15 кандидатів і 1 доктор наук. У проведенні досліджень брали участь: доктор хімічних наук, професор С.І. Омельченко; кандидати хімічних наук В.П. Кузнєцова, Н.П. Сметанкіна, К.В. Запунна, А.Я. Безменов, Н.І. Мірян, В.Г. Матюшова, Т.І. Кадуріна, Л.І. Головко, В.Я. Опря,

Н.М. Ласковенко, Т.І. Новікова, Н.Г. Віденіна, В.П. Рибачук, Б.І. Курлюченко, М.Я. Кузьменко, С.О. Брацлавська, В.А. Прокопенко, В.І. Харченко, В.В. Шлапацька та інші співробітники відділу.

До 1983 р. при відділі функціонувала неструктурна лабораторія здатних до фотополімеризації композицій (керівник – кандидат хімічних наук В.В. Магдинець). Основним напрямом лабораторії було вивчення особливостей кінетики гомо- і кополімеризації олігоуретанакрилатів при фотохімічному ініціюванні. Шляхом створення математичної моделі процесів ініціювання (термо- і фотохімічного) отримано емпіричні рівняння, що дало змогу кількісно оцінити вплив різних факторів при їх окремій і спільній дії на перебіг тривимірної полімеризації. Також були розпочаті роботи з вивчення можливості полімеризації мономерних і олігомерних оксиранвмісних сполук під дією світла та пошук практичного використання результатів цих досліджень. Наукові і практичні досягнення лабораторії опубліковано в 35 статтях і захищено 15 авторськими свідоцтвами СРСР. У 1983 р. на базі даної лабораторії було створено відділ гетероланцюгових полімерів під керівництвом доктора хімічних наук В.В. Магдинця.

 

Література:

Інститут хімії високомолекулярних сполук. 1958-2008 роки. 50 років [Текст] / НАН України ; голов. ред. Є. В. Лебедєв. – К. : [Київоргтех], 2008. &

На попередню сторінку