Інститутові хімії високомолекулярних сполук виповнюється 60 років!

28 серпня 2018 року виповнюється 60 років від дня створення Інституту хімії високомолекулярних сполук НАН України. Розширене засідання Вченої ради інституту з нагоди його 60-річчя відбудеться 25 жовтня 2018 року в актовій залі установи – за адресою: м. Київ, Харківське шосе, 48. Початок заходу – о 10.00 год.

Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України: історія та досягнення

 

Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України (ІХВС; до 1963 року – Інститут хімії полімерів і мономерів) – провідна науково-дослідна установа нашої країни в галузі високомолекулярних сполук. Його було створено згідно з рішеннями директивних органів нашої країни та Постанови Президії Академії наук (АН) УРСР від 28 серпня 1958 року на базі лабораторії високомолекулярних сполук Інституту органічної хімії АН УРСР. ІХВС став четвертим академічним інститутом хімічного профілю в Україні.

Його створення було зумовлено масштабною програмою розвитку досліджень із виробництва й перероблення синтетичних матеріалів для задоволення потреб широких верств населення та різних галузей національної економіки, з чим мав пов’язуватись і всебічний розвиток теоретичних і пошукових досліджень у галузі полімерів та мономерів із використанням найновіших досягнень фізики й хімії. Першим директором інституту було призначено доктора хімічних наук К.А. Корнєва (з 1961 року – член-кореспондент АН УРСР).

 

Згодом, упродовж двадцяти років (від 1965 до 1985 року), директором інституту працював академік Ю.С. Ліпатов. У 1985–2014 роках установу очолював академік Є.В.Лебедєв (до 2018 р. – почесний директор ІХВС). Від 2014 р. до 2016 року обов’язки директора виконував доктор хімічний наук, професор Ю.В. Савельєв. У грудні 2016 року на посаду було обрано доктора хімічних наук О.О. Бровка.

На початок фактичного функціонування ІХВС у січні 1959 року рішенням Президії АН УРСР для установи було визначено такі напрями наукових досліджень:

– вивчення питань найповнішого використання коксохімічної сировини та природного газу України для одержання нових термостійких полімерів і синтетичного волокна;

– отримання нових типів мономерів і розроблення методів полімеризації та поліконденсації;

– вивчення фізичних і фізико-хімічних властивостей полімерів;

– отримання синтетичних йонообмінників та вивчення кінетики йонного обміну.

Після перейменування інституту у грудні 1963 року його науковими напрямами досліджень стали:

– розроблення методів отримання мономерів високого ступеня чистоти;

– синтез і модифікація полімерів із високою теплостійкістю та напівпровідниковими властивостями, термостійких волокон і йонообмінних смол;

– вивчення фізичних і фізико-хімічних властивостей полімерів;

– розроблення наукових засад процесів переробки полімерних матеріалів.

На початок 1964 року в структурі інституту працювали чотири сектори: хімії мономерів (складався з трьох лабораторій); хімії полімерів (до складу входило чотири лабораторії); фізики та фізикохімії полімерів (із трьома лабораторіями); хімічної технології мономерів і полімерів (із дослідними установками).

До наукового доробку перших п’яти років цієї академічної установи належать, зокрема, отримання великої кількості нових поліамідів і дослідження їхніх властивостей. Було продемонстровано можливість підвищення якості капролактаму й ефективної модифікації властивостей полікапроаміду дигідразидами дикарбонових кислот.

Учені також запропонували шляхи підвищення теплостійкості поліакрилатів, полістиролу й епоксидних смол шляхом кополімеризації з малими кількостями похідних симетричного триазину. Було досліджено та розроблено метод фотохімічного зшивання поліетилену і прищеплення на поліетиленові плівки вінілових мономерів, що підвищує теплостійкість, гідрофільність та атомосферостійкість плівок.

Фахівцями ІХВС розроблено і на дослідній установці перевірено технологію синтезу триаліл- і діалілізоціанурату, котрі було рекомендовано для модифікації полімерів.

У травні 1965 року, згідно з постановою Президії АН УРСР, в інституті відбулися структурні перебудови, змінився науковий напрям його діяльності, директором став Ю.С. Ліпатов.
Відповідно до нових завдань відбулася суттєва реорганізація наукової частини інституту. Врешті-решт, її склали такі наукові відділи: синтезу полімерів (завідувач – К.А. Корнєв), фізикохімії полімерів (завідувач – Ю.С. Ліпатов), фізики полімерів (завідувач – Ю.П. Єгоров), кінетики і механізму реакцій полімеризації (завідувач – Т.Е. Ліпатова), еластомерів (завідувач – Т.М. Гриценко), тривимірних полімерів (завідувач – С.І. Омельченко), модифікації полімерів (завідувач – О.О. Качан), олігомерних сполук (завідувач – Ю.Л. Спірін), технології мономерів і полімерів (завідувач – А.С. Шевляков).Так, виокремився сектор нафтохімії (перебував у складі інституту до 1977 року) – його очолив академік В.С. Гутиря, який на той час працював першим заступником директора з наукової роботи ІХВС. Одночасно інститут було перепрофільовано у новому важливому для національної економіки напрямі – хімії та фізикохімії поліуретанів та споріднених до них сполук, а також розроблення наукових засад одержання з них цінних для техніки полімерних матеріалів.

Розвиток досліджень у галузі хімії та фізикохімії поліуретанів дав інститутові змогу за порівняно короткий проміжок часу посісти одне з чільних місць у СРСР за цим науковим напрямом і, до того ж, отримати міжнародне визнання. Цьому сприяло розширення наукових зв’язків із іншими науково-дослідними установами країни, а також зарубіжними колегами.

У 1969 році було організовано відділ фізико-хімічної механіки полімерів (завідувач – Г.О. Гороховський), а у 1972 році – відділ гетероланцюгових полімерів (завідувач – А.П. Греков).

Вирішення основних наукових проблем хімії та фізикохімії поліуретанів потребувало від інституту розширення досліджень і в інших суміжних галузях. Такі роботи (перш за все, з дослідження структури та термодинамічних властивостей розчинів полімерів, наповнених полімерів та інших полімерних композицій, кінетики й механізму реакцій полімеризації у присутності твердої поверхні тощо) обумовлювали розвиток і нових наукових напрямів, зокрема, наукових засад отримання полімерних композиційних матеріалів. В ІХВС було розпочато дослідження, що заклали підвалини створення полімерів медичного призначення.

З огляду на досягнуті інститутом результати й нові тенденції розвитку полімерної хімії та нововиниклі економічні завдання, Президія АН УРСР у липні 1973 року свою постановою спрямувала діяльність ІХВС за такими науковими напрямами як: хімія і фізикохімія поліуретанів; фізикохімія поверхневих явищ у полімерах і конструкційних полімерних матеріалах; синтез і всебічне дослідження біосумісних полімерів.

У 1975 році було створено відділ фізикохімії термопластичних полімерів (завідувач – Ю.Ю. Керча) та відділ полімерних клеїв (завідувач – Р.О. Веселовський).

Проведені за новими науковими напрямами дослідження дали змогу, зокрема, розробити теоретичні основи та принципово нові методи регулювання мікроструктури ланцюгів поліуретанів, а також синтезу нових реакційноздатних олігомерів і полімерів зі зшитою просторовою структурою на основі кремнійорганічних сполук. Було одержано нові полімери – поліуретансемикарбазиди та поліуретануреїлени з цінними фізико-хімічними показниками, нові типи катіоно- й аніоноактивних поліуретанів на основі похідних гідразину, розроблено наукові засади регулювання їхніх властивостей. Створено стійкі водні дисперсії та винайдено методи їх перероблення у плівкові матеріали з високими фізико-механічними показниками. Розвинуто наукові уявлення про спрямоване регулювання в’язкопружних властивостей еластичних матеріалів на основі сегментованих поліуретанів.

Хіміки також розвинули нові теоретичні уявлення про міжфазові явища в полімерних композиційних матеріалах. Для сплавів полімерів встановлено зв’язок екстремальної зміни реологічних властивостей сумішей полімерів із їхніми термодинамічними властивостями. Створено термодинамічну та кінетичну теорії адгезії полімерів до твердої поверхні й теорію адсорбції полімерів. На основі теоретичних уявлень про поведінку полімерів у тонких поверхневих шарах на межі розділу з твердими тілами сформульовано механізм підсилювальної дії наповнювачів у конструкційних полімерних матеріалах. Розроблено фізико-хімічні основи створення  наповнених і армованих пластиків. Досліджено механізм радіаційного отверднення олігомерів та створено нові сполуки, що забезпечують прискорення формування вуглеоргано- та склопластиків і збільшення їхньої міцності. З’ясовано природу явищ, які виникають при динамічному контакті «полімер – метал». Створено високоефективні полімерабразивні пасти для оброблення металів і їхніх сплавів.

Вагомі результати, одержані у відділах ІХВС, дали змогу впровадити у різні галузі промисловості країни низку вагомих наукових розробок. Цьому дуже сприяло створення у 1971 році дослідного виробництва при ІХВС, яке дало змогу не лише розробити нові технологічні процеси на основі здійснених в інституті досліджень, а й забезпечити окремі галузі національної економіки унікальними полімерними матеріалами.

У 1977 році в ІХВС з’явилися відділи теплофізики полімерів (завідувач – В.П. Привалко) й армованих пластиків (завідувач – Ф.Г. Фабуляк), а у 1980 році – відділ полімерних композитів (завідувач – Л.М .Сергеєва).

У жовтні 1981 року Президія АН УРСР затвердила інститутові новий науковий напрям – «хімія та фізикохімія полімерних композиційних матеріалів», – зобов’язавши установу зосередити зусилля своїх науковців на виконанні досліджень із таких проблем, як: процеси утворення й модифікації полімерів; структура і властивості полімерів; еластомери; полімерні покриття, клеї та плівки; пластичні маси.

1982 року було утворено відділи полімер-полімерних композицій (завідувач – Є.В. Лебедєв) і термодинаміки полімерів (завідувач – А.Є. Нестеров), а у 1985 році – відділи хімії гетероланцюгових полімерів (завідувач – В.В. Магдинець) та молекулярної фізики полімерів (завідувач – В.В. Шилов). У жовтні 1985 року ІХВС очолив Є.В. Лебедєв.
Із отриманих в ІХВС результатів фундаментальних досліджень доцільно виокремити, такі, що склали наукові засади:Під час подальших досліджень науковці інституту одержали вагомі результати, які, крім наукової значущості, завжди вирізнялися своєю практичною спрямованістю та вирішували різні технологічні, технічні й економічні проблеми.

– синтезу полімерів і кополімерів із уретановими, амідними, імідними, сечовинними, акрилатними, йоногенними й іншими функціональними групами і створення на їхній основі нових полімерних матеріалів функціонального призначення;

– синтезу й формування органо-неорганічних полімерних композитів на основі неорганічних кремній-, фосфор-, хром- і алюмінійвмісних олігомерів та ізоціанатів, які можуть використовуватись як клеї, покриття, сполучні для техніки нового покоління;

– синтезу кремнійорганічних гіперрозгалужених олігомерів як прекурсорів антикорозійних покриттів і адгезивів, а також їхніх функціоналізованих похідних для отримання нанокомпозитних матеріалів із функціями поліелектролітів, комплексоутворювачів, йонпровідних мембран, адсорбентів тощо;

– структурно-хімічної модифікації синтетичних полімерів (еластомерів) реакційноздатними олігомерами та природними сполуками для створення полімерних функціональних матеріалів із біодеградабельними, сорбційними, сенсорними й іншими властивостями.

Слід також відзначити:

– наукове обґрунтування основних причин специфічних властивостей класу полімерів-поліуретанів, які проявляються  у широких можливостях регулювання їхніх пружно-еластичних властивостей, високої стійкості до стирання, здатності до самозаліковування дефектів при деформації тощо;

– визначено основні принципи та критерії регулювання властивостей сегментованих поліуретанів цілеспрямованою зміною (за допомогою хімічних і фізичних методів) рівня мікрофазового розшарування в них сегментів різної хімічної будови та жорсткості, що дає наукове підґрунтя для формування мікрогетерогенних полімерних матеріалів із  гібридними властивостями;

– сформульовану загальну фізико-хімічну концепцію підсилення полімерів і формування їхніх макровластивостей із урахуванням вирішального внеску міжфазних шарів у весь комплекс фізикохімічних та механічних властивостей наповнених полімерів;

– встановлення фундаментальних особливостей структуроутворення в полімерних рідких кристалах і композитах із рідкокристалічними наповнювачами;

– створення нової теорії процесу формування сітчастих полімерів, що полягає в уможливленні побудови полімерної сітки з коагуляційної сітки матриці, котра створюється в початковому  олігомері поверхнево-активними речовинами;

– створення й обгрунтування теорії агрегативної адсорбції полімерів із напіврозбавлених та концентрованих розчинів;

– розвинуту термодинамічну і кінетичну концепцію формування взаємопроникних полімерних сіток одночасного та послідовного отверднення;

– створення структурно-термодинамічної основи для прогнозування властивостей багатокомпонентних полімерних систем із незавершеним фазовим розшаруванням в області нестійкості фазового стану;

– розроблено теоретичні аспекти зниження міцності металів у присутності механічно деструктованих полімерів і сформульовані особливості гетерофазної механодеструкції полімерів та диспергування металів;

– сформульовані наукові принципи синтезу біосумісних сітчастих поліуретанів мікропористої структури й інших полімерів медичного призначення.

Із практичних досягнень інституту слід виокремити й розроблення оригінальних клейових композицій різного функціонального призначення (конструкційних, кріогенних, електропровідних, оптичних, постійної липучості, медичних тощо); екологічно безпечних лакофарбових і плівкових антикорозійних та спеціальних матеріалів; функціональних полімерних композитів різного технічного й технологічного призначення (гідроізоляційних, антифрикційних, оптично- і  звукопрозорих, біосумісних, струмопровідних нанокомпозитів, сенсорних матеріалів); термо-, вогне-, радіаційностійких, самозгасних та інших матеріалів.

Наукові досягнення ІХВС висвітлено в понад 6500 наукових публікаціях і узагальнено у 100 монографіях. Практично спрямовані розробки захищено більш ніж 100 винаходами. Співробітники й аспірантами інституту захистили 50 докторських і понад 350 кандидатських дисертацій.

Низка наукових розробок і праць науковців ІХВС удостоїлися державних премій України й СРСР, премій НАН України імені видатних учених (А.І. Кіпріанова та Л.В. Писаржевського), інших престижних премій. Серед учених інституту є заслужені діячі науки і техніки України, заслужений винахідник України та кращі винахідники НАН України. Деяких співробітників відзначено урядовими нагородами – орденами, медалями, грамотами.

Ю.С. Ліпатов і Є.В. Лебедєв є авторами наукового відкриття  «Властивості рідких сумішей полімерів в області розшарування» (№374 від 07.12.1989 року).

Ю.С. Ліпатов створив в ІХВС єдину в Україні наукову школу у галузі хімії та фізикохімії високомолекулярних сполук, котра користується міжнародним визнанням і нині плідно працює завдяки його учням та послідовникам, зокрема, Є.В. Лебедєву, Ю.Ю. Керчі, Л.М. Сергеєвій, В.П. Шумському, Т.Т. Тодосійчук, Т.Т. Алексєєвій, Л.В. Карабановій, Є.П. Мамуні та іншим.

ІХВС є базовою науковою установою для Наукової ради НАН України з проблеми «Хімія і модифікація полімерів».

При інституті функціонують аспірантура за спеціальностями «Хімія» і «Фізика та астрономія» і спеціалізована вчена рада із захисту дисертацій на здобуття наукового ступеня доктора і кандидата наук за спеціальностями «Хімія високомолекулярних сполук» і «Фізика полімерів».

Установа публікує наукове видання – «Полімерний журнал».

У 2006 році в структурі ІХВС було відновлено відділ фізики полімерів (завідувач – В.В. Клепко).

Інститут продовжує практично цілеспрямовані дослідження з хімії та фізикохімії полімерів і полімерних композиційних матеріалів, серед яких, згідно з Постановою Президії НАН України 2007 року, пріоритетними  напрямами  наукових досліджень є: хімія, фізикохімія та технологія функціональних полімерів та композитів на їхній основі; теоретичні основи модифікації синтетичних полімерів і композитів на їхній основі природними полімерами та продуктами малотоннажної хімії (реакційноздатними олігомерами, поверхнево-активними  речовинами, апретами, пластифікаторами тощо), наукові засади формування функціональних органо-неорганічних  полімерів і композитів на основі природних сполук, теоретичні основи формування полімерів медичного призначення.

Діяльність установи спрямовано, зокрема, на розширення й поглиблення досліджень синтезу функціональних органо-неорганічних, гіперрозгалужених   гетероблочних полімерів, структурно-хімічної та фізичної модифікації полімерів органічними, неорганічними і природновідновлюваними сполуками з метою надання їм сенсорних, сорбційних та інших  функціональних характеристик, полімерних нанокомпозитів як основи матеріалів для новітньої техніки з використанням золь-гель технології, розвитку наукових засад зі створення нових лікарських полімерних форм і утилізації відходів полімерних матеріалів тощо.

Згідно з корегуванням напрямів наукової діяльності інституту, поряд зі створенням нових тривала й реорганізація, зміна назв та часткове перепрофілювання діяльності вже наявних відділів.

Хоча розвиток фундаментальних досліджень посідає одне з чільних місць у вирішенні низки важливих загальнотеоретичних завдань полімерної хімії, проте впродовж останніх років надважливого значення набуло розв’язання прикладних задач, пов’язаних із підвищенням обороно- й боєздатності Збройних Сил України та розвитку вітчизняної аерокосмічної галузі. Роботи, виконані в ІХВС у 2012–2016 рр. в рамках програм «Сапсан» і «Гром», Програми спільної наукової діяльності наукових установ  НАН України і Державного підприємства «Конструкторське бюро «Південне» імені М.К. Янгеля» за відповідними договорами та договорами з Державним підприємством «НВО «Павлоградський хімзавод»», ТОВ НІК «ЕЛКО» спрямовувалися на вирішення важливих загальнодержавних завдань для потреб Міністерства оборони України. Було розв’язано найважливішу державну задачу з імпортозаміщення одного з компонентів сумішевого твердого палива, закупівля якого за кордоном неможлива. Відсутність каучукового продукту ставила під загрозу виконання замовлення Міністерства оборони України та контрактів із іноземними замовниками. Сьогодні інститут у межах цієї програми разом із ТОВ НІК «ЕЛКО» за договором із ДП «КБ «Південне» розробляє техніко-економічне обґрунтування створення в Україні повного циклу виробництва рідкого каучуку, що дасть змогу цілковито усунути залежність від постачання каучуку  з Китаю, вирішити проблему виробництва сировини для потреб ракетно-космічної галузі України, а також налагодити  виробництво морозостійких герметиків та інших полімерів.

Відповідно до стратегічного завдання з підвищення обороноздатності країни вчені ІХВС виконують проекти за Цільовою науково-технічною програмою НАН України «Дослідження і розробки з проблем підвищення обороноздатності і безпеки держави». У результаті виконання цих проектів розроблено способи отримання захисних поліфункціональних полімерних матеріалів шляхом структурно-хімічного модифікування поліуретанів. Одержані полімерні матеріали характеризуються стійкістю до дії (а)біотичних та техногенних деструктивних чинників. Це дасть змогу пролонгувати термін експлуатації конструкцій і споруд Міністерства оборони України.

 

Комерціалізація розробок

 

1. Синтезовано функціоналізовані каучуки, а технологію їх одержання передано до ДП «КБ Південне» та НВО «ПХЗ» для організації промислового виробництва твердого ракетного палива для ракетно-космічної галузі України.
2. Розроблено й організовано виробництво ін’єкційного високоеластичного гелю-імпланту для пластичної хірургії (зареєстровано в Міністерстві охорони здоров’я України).
3. Розроблено й узгоджено з керівництвом Київського метрополітену програму «Тунелі без течій», згідно з якою ІХВС разом із фірмою «Моноліт–полімер» впроваджують нові технології та комплект полімер-мінеральних композитів для ефективної ліквідації течій і замокань тунелів та інших підземних споруд метрополітену. Мета цієї програми – цілковита ліквідація небезпечних процесів у конструкціях тунелів. Загалом, для ефективної ліквідації течій та замокань тунелів Київського й Харківського метрополітенів було виготовлено й поставлено понад 30 тис. л поліуретанової продукції.

Ін’єкційні технології з використанням поліуретанових композицій серії «Моноліт 3» було використано й на інших об’єктах Києва та регіонів України. Це, зокрема, новобудови по вул. Струтинського, 1 і 2 (Київ), завод «Крохмальпродукти» (Києво–Святошинський район) та інші важливі промислові об’єкти України – ДП «ВО «Південний машинобудівний завод імені О.М. Макарова»» (Дніпропетровськ), Харківський метрополітен, Кременчуцький нафтопереробний завод; тунелі Криворізького швидкісного трамваю; Кримський содовий завод; Донецький завод алюмінієвих профілів; Донецький завод феросплавів, Одеський коньячний завод, підземні конструкції споруд ДП «Укрзалізниця» (а саме – на об’єктах Південно-західної та Придніпровської залізниць), санація залізобетонних конструкцій естакад продуктопроводів ЗАТ «Запоріжсталь» тощо.

Матеріали й технології, котрі розроблені в ІХВС та виробляються на дослідному виробництві цього інституту, включено до проекту з відновлення сховища ядерних відходів на Чорнобильській АЕС (ХОЛТ-2).

Станом на 1 січня 2018 року до складу інституту входить сім наукових відділів, науково-допоміжні й допоміжні підрозділи та дослідне виробництво.

 

Інформація про наукові відділи ІХВС

 

– відділ хімії гетероланцюгових полімерів (завідувач – Ю.В. Савельєв; основні напрями діяльності – синтези, механізм формування та методи створення гетероланцюгових полімерів у водних та органічних середовищах, а також взаємопроникних полімерних сіток і композитів на їх основі);

– відділ фізикохімії полімерів (О.О. Бровко; фізикохімія багатокомпонентних полімерних систем, полімерних сумішей і сплавів, синергетика ієрархічних структур у гетерогенних полімерних системах);

– відділ модифікації полімерів (С.В. Рябов; структурно-хімічна та структурна модифікація та механохімія  синтетичних гетероланцюгових і природних полімерів і їх систем);

– відділ полімерів медичного призначення (Н.А. Галатенко; синтез нових біосумісних уретановмісних полімерів, формування на їхній основі композицій медичного призначення та проведення фізико-хімічних і медикобіологічних випробувань полімерних матеріалів);

– відділ полімерних композитів (Є.В. Лебедєв; структура та властивості полімерних композитів);

– відділ олігомерів і сітчастих полімерів (В.В. Шевченко; синтез  реакційноздатних олігомерів та створення функціональних полімерних систем на їхній основі);

– відділ фізики полімерів (В.В. Клепко; структура та властивості полімерних систем і нанокомпозитів різного рівня топологічної складності).

В Інституті хімії високомолекулярних сполук НАН України працює близько 200 співробітників, у тому числі 2 члени-кореспонденти НАН України, 15 докторів і 61 кандидат наук, 7 професорів та 35 старших наукових співробітників.

Сьогодні ця академічна наукова установа продовжує працювати над вирішенням актуальних для країни проблем.