![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Предлагаемый проект направлен на разработку методов макромолекулярного дизайна нано- и микроструктурированных систем на основе амфифильных блок-сополимеров, содержащих полиэлектролитный блок. Исследование предполагает поиск новых стратегий синтеза, которые смогли бы позволить усовершенствовать технологию создания полимерных материалов. Для предсказания оптимального состава, структуры и свойств таких материалов будут использованы методы компьютерного моделирования.
The proposed project aimed at the design of the methods of macromolecular design of nano- amd microstructured systems based on the amphiphilic block copolymers containing poyelectrolyte block. It is scheduled to search new synthesis strategies, which would allow optimization of the technology of creating new polymer materials. For prediction of optimal composition, structure, and properties of these materials, computer simulations will be applied.
В процессе исследования закономерностей формирования наноструктурированных дисперсных систем будет изучена роль следующих факторов: 1) природы и строения водорастворимого олигомерного полиэлектролита, 2) соотношения объемов дисперсной и дисперсионной фаз, 3) соотношения концентраций олигомерного полиэлектролита и инициатора, а также химической природы последнего. Гидрофильно-липофильный баланс олигомерного (со)полиэлектролита задается выбором сомономеров и его степенью полимеризации. Планируется изучить основные закономерности образования структурированных пленок на основе полученных гетерофазных частиц и провести подробное исследование их физико-химических и механических свойств. Параллельно с синтетическими работами будут вестись исследования аналогичных модельных систем методами компьютерного моделирования. Усилия будут направлены на поиск условий устойчивости структурированных систем с перколирующими разветвленными гидрофильными каналами, сформированными из гетерофазных частиц блок-сополимеров в широком диапазоне внешних параметров. Будут получены диаграммы состояния амфифильного полиэлектролитного блок-сополимера с различным соотношением гидрофильных и гидрофобных блоков в присутствии заданной доли растворителя. Эти фундаментальные исследования имеют важное значение для достижения общих целей проекта и реализации концепции гетерофазного синтеза блок-сополимеров для создания структурированных покрытий, пленок и мембран.
Члены научной группы, специализирующиеся в синтезе полимеров, имеют богатый опыт исследования закономерностей контролируемой радикальной полимеризации, в том числе по механизму ОПЦ, и являются ведущими специалистами в области изучения возможностей управляемого синтеза полимеров. По этой тематике ими было опубликовано более пятидесяти оригинальных статей в отечественных и зарубежных журналах. Для изучения механизма контролируемой радикальной полимеризации участники коллектива разработали комплексный подход, основанный на сочетании кинетических исследований и изучения элементарных стадий полимеризации с анализом молекулярно-массовых характеристик образующихся полимеров, а в случае сополимеров – их состава и композиционной однородности. В области исследования контролируемой радикальной (со)полимеризации участники коллектива занимают ведущее место как в России, так и в мире. К достижениям следует отнести выявление основных закономерностей (со)полимеризации в присутствии агентов ОПЦ, разработку оригинальных подходов к получению блок- и градиентных сополимеров с использованием мономеров с существенно различающейся активностью, осуществление контролируемого синтеза олигомерных узкодисперсных поли(N-винилпирролидона), полиакриловой кислоты, различных амфифильных сополимеров на их основе. Поскольку реализация предлагаемого проекта требует, помимо владения синтетическими навыками, применения современных физико-химических методов исследования, таких как динамическое светорассеяние (для изучения распределения герофазных частиц по размерам), электронной микроскопии (для исследования процессов структурирования на нано- и микроуровне), изучение физико-механических и проводящих свойств пленок в состав научного коллектива включены ученые успешно применяющие перечисленные методы исследования в своей научной деятельности. Группа компьютерного моделирования имеет богатый опыт моделирования сложных полимерных систем, в том числе и сополимеров.
грант РНФ |
# | Сроки | Название |
1 | 8 июля 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Самоорганизация в растворах и расплавах: гетерофазный синтез как инструмент создания структурированных систем на основе полиэлектролитных блок- сополимеров - 1 этап |
Результаты этапа: 1) Были синтезированы и охарактеризованы олигомерные полиэлектролиты (Mn < 20×103) на основе полиакриловой кислоты, содержащие или не содержащие звенья стиролсульфокислоты, с разным положением тритиокарбонатной группы в цепи: а) концевая, соединенная с додецильной гидрофобной группой; б) внутри цепи, окруженная звеньями акриловой кислоты. 2) Были изучены коллоидно-химические свойства синтезированных полиэлектролитов. 3) Были получены дисперсии амфифильных полимерных частиц по типу «ядро – оболочка», содержащие гидрофобный блок (ядро) на основе гомополимера н-буталакрилата и гидрофильный блок (оболочка) на основе олигомерного полиэлектролита. 4) Было изучено влияние концентрации полиэлектролита, природы и концентрации растворителя на молекулярно-массовые характеристики образующихся гомо- и блок-сополимеров. 5) Была исследована кинетика миниэмульсионной ОПЦ-полимеризации стирола под действием низкомолекулярного и полимерного ОПЦ-агентов. 6)Была разработана методика моделирования полимерной пленки, созданной из заранее сформированных блок-сополимерных частиц типа «ядро-оболочка». Проведено исследование устойчивости таких систем и определено, при каких параметрах взаимодействия сформированная морфология разрушается. 7) Была опробована применимость метода диссипативной динамики частиц для моделирования блочных полиэлектролитов. Будут определены области параметров моделирования (количество зарядов на цепи, диэлектрическая проницаемость среды) при которых наблюдается переход от иономерного к полиэлектролитному режиму. 8)Были подобраны условия формирования пленок в результате осаждения на подложках гетерофазных частиц блок-сополимеров. 9) Была исследована структура получаемых пленок. 10) Было исследовано набухание пленок в различных растворителях. | ||
2 | 11 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Самоорганизация в растворах и расплавах: гетерофазный синтез как инструмент создания структурированных систем на основе полиэлектролитных блок- сополимеров - 2 этап |
Результаты этапа: 1) Были синтезированы олигомерные полиэлектролиты на основе статистических сополимеров акриловой кислоты и стиролсульфоната натрия с содержанием последнего 2, 5 и 10 мол. %, статистических сополимеров акриловой кислоты и N-изопропилакриламида, содержащих 25, 50 и 75 мол.% акриловой кислоты и триблок-сополимеров АВА и ВАВ на основе полиакриловой кислоты (А) и поли(N-изопропилакриламида) (В). 2) Полимеризацией бутилакрилата в растворе ДМФА в присутствии олигомерных сополиэлектролитов на основе акриловой кислоты и стиролсульфоната натриясинтезированы блок-сополимеры, изучены их молекулярно-массовые характеристики. 3) Полимеризацией бутилакрилата в растворе ДМФА в присутствии статистических сополимеров акриловой кислоты и N-изопропилакриламида синтезированы и охарактеризованы блок-сополимеры. 4) Полимеризацией бутилакрилата в растворе ДМФА в присутствии блок-сополимеров акриловой кислоты и N-изопропилакриламида (АВА и ВАВ) синтезированы и охарактеризованы блок-сополимеры. 5) Проведена эмульсионная и миниэмульсионная полимеризация н-бутилакрилата в присутствии олигомерных сополиэлектролитов на основе акриловой кислоты и стиролсульфоната натрия. 6) Проведена дисперсионная и эмульсионная полимеризация н-бутилакрилата в присутствии олигомерных статистических сополимеров акриловой кислоты и N-изопропилакриламида разного состава. 7) Проведена дисперсионная и эмульсионная полимеризация н-бутилакрилата в присутствии блок-сополимеров АВА и ВАВ акриловой кислоты и N-изопропилакриламида. 8) Проведено моделирование концентрированных мицеллярных дисперсий амфифильных блок-сополимеров с учетом наличия заряженных групп в гидрофильных блоках. Оценено их влияние на стабильность концентрированных мицеллярных дисперсий. 9) Проведено моделирование мицелл, построенных из амфифильных триблок-сополимеров и сравнительный анализ результатов с результатами моделирования аналогичных диблок-сополимеров. 10) Проведено моделирование мицелл, построенных из полидисперсных блок-сополимеров, и оценено их влияние на стабильность дисперсий. 11) Исследовано формирование пленок из дисперсий частиц блок-сополимеров, полученных при выполнении проекта. 12) Разработаны варианты модификации дисперсий в процессе приготовления пленок для получения стабильных покрытий с заданными свойствами. 13) Исследована структура немодифицированных и модифицированных пленок. 14) Разработана методика получения устойчивых водных дисперсий из блок-сополимеров, синтезированных в проекте. Изучена их морфология, гидродинамические размеры и число агрегации. 15) Для дисперсии блок-сополимеров определена морфология полимерных наночастиц, оценены их размеры и числа агрегации. | ||
3 | 9 января 2017 г.-29 декабря 2017 г. | Самоорганизация в растворах и расплавах: гетерофазный синтез как инструмент создания структурированных систем на основе полиэлектролитных блок- сополимеров - 3 этап |
Результаты этапа: Были получены следующие результаты: 1) С использованием олигомерной ПАК и ПНИПАМ, содержащих тритиокарбонатную группу, синтезированы и охарактеризованы статистические и блочные сополимеры акриловой кислоты и стиролсульфоната натрия, N-изопропилакриламида и стиролсульфоната натрия и N-изопропилакриламида и акриловой кислоты. 2) Установлены кинетические закономерности эмульсионной безэмульгаторной полимеризации н-бутилакрилата в присутствии олигомеров акриловой кислоты и стиролсульфоната натрия, изучены молекулярно-массовые характеристики продуктов реакции, выделенных на разных конверсиях. 3) Исследованы кинетические закономерности эмульсионной безэмульгаторной полимеризации н-бутилакрилата в присутствии олигомера на основе N-изопропилакриламида и акриловой кислоты, изучено ММР продуктов полимеризации и распределение частиц по размерам. 4) Синтезированы блок-сополимеры на основе полибутилакрилата и соолигомеров N-изопропилакриламида и стиролсульфоната натрия разного состава и микроструктуры в растворе ДМФА. 5) Синтезированы блок-сополимеры на основе полибутилакрилата и соолигомеров акриловой кислоты и стиролсульфоната натрия разного состава и микроструктуры в растворе ДМФА. 6) Проведено моделирование полимеризации мономера в капле в присутствии блочного ПАВ, установлена связь между кинетикой инициирования и обрыва и киентикой полимеризации и ММР продуктов полимеризации. 7) Проведено моделирование процесса испарения растворителя и формирования пленок из водных дисперсий частиц блок-сополимеров для получения заданной морфологии. 8) Сформированы пленки из дисперсий частиц блок-сополимеров, исследованы их морфология и физико-химические свойства. 9) Проведена модификация пленок (отжиг, обработка солями многозарядных металлов) и найдены оптимальные условия для получения водонерастворимых пленок с перколирующей структурой гидрофильной фазы. 10) Разработана методика получения устойчивых водных и водно-солевых дисперсий блок-сополимеров, полученных растворной полимеризацией. Исследовано их агрегативное поведение в присутствии солей одно- и мультизарядных металлов. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".