Лаборатория радикальной полимеризации

Работы лаборатории ведутся в нескольких направлениях:

1. Изучение процесса радикальной полимеризации.

Прежде всего, осуществлялся синтез новых мономеров. Получены: 3-(4-гидроксибутилтио)-2-гироксипропилметакрилат, 3-(2-пиридилтио)-2-гидроксипропилметак-рилат, винил-(2-тиоэпокси)этиленгликольаллилтиуроний бромид, 2-метакрилоил-этил-тиуроний хлорид (д.х.н., в.н.с. Пузин Ю.И.), оксим кетоэфира метакриловой кислоты (к.х.н., с.н.с. Шаульский Ю.М., м.н.с. Юмагулова Р.Х.), ненасыщенные циклические карбонаты (к.х.н., с.н.с. Гизатуллин Р.Р., м.н.с. Хатченко Е.А.) и другие. Изучены процессы их (со)полимеризации в различных условиях.

Исследуются закономерности процесса радикальной полимеризации. Разработано фотоингибирование как метод регулирования радикальной полимеризации, позволяющее эффективно бороться с тепловыделением, особенно на стадии гель-эффекта (д.х.н., проф. Гладышев Г.П.). К подобному результату приводит разработанный в лаборатории метод использования тепла полимеризации для дедимеризации ненасыщенных карбоновых кислот (к.х.н., с.н.с. Бикчурина Л.Х., к.х.н., с.н.с. Кузнецова В.П.). На основе проведённых исследований была разработана и реализована в промышленности технология получения крупноблочных, оптически однородных органических стёкол практически любых размеров.

Присутствие в мономере низкомолекулярных добавок – слабых ингибиторов также позволяет регулировать тепловыделение в ходе полимеризации и одновременно воздействовать на свойства полимера: молекулярную массу, термо- и теплостойкость, оптические свойства (к.х.н. Корчев О.И., к.х.н., с.н.с. Батталов Э.М., д.х.н., в.н.с. Пузин Ю.И., к.х.н., с.н.с. Салимгареева В.Н.).

Активно изучаются процессы инициирования радикальной полимеризации. Обнаружены новые инициирующие окислительно-восстановительные системы на основе пероксидов – геминальных бис-сульфидов различной структуры, а также соединений, содержащих гетероатомы (азот, сера, кислород, селен) и подвижные атомы водорода, позволяющие проводить процесс в регулируемом режиме (д.х.н., в.н.с. Пузин Ю.И., к.х.н., м.н.с. Чайникова Е.М.); однокомпонентные инициирующие системы (циклические азо-соединения и полипероксиды) (к.х.н., с.н.с. Шаульский Ю.М.); новые серосодержащие пероксиды, использование которых снижает температуру процесса до обычных температур (д.х.н., в.н.с. Пузин Ю.И.); инициирующие системы для фотополимеризации на основе комплексных сульфоксидов переходных металлов (к.х.н., с.н.с. Батталов Э.М.); системы для низкотемпературной полимеризации на основе ?-комплексных соединений переходных металлов (д.х.н., в.н.с. Пузин Ю.И., м.н.с. Юмагулова Р.Х.). Обнаружены новые органические соединения серы, являющиеся как инициаторами, так и регуляторами полимеризации (д.х.н., в.н.с. Пузин Ю.И.).

Обнаружено и изучается влияние комплексных соединений металлов и гетероароматических соединений на процессы роста цепи (карбонилы металлов, органические сульфиды, пиромеллитовый диангидрид и др.) (д.х.н., в.н.с. Пузин Ю.И., м.н.с. Яценко М.Г. и Подгородецкая В.А., инж. Варисова Э.Г.).

Изучено влияние структуры комплексных соединений f-элементов на оптические и люминесцентные свойства полиметилметакрилата, поливинилхлорида, полиолефинов, что привело к созданию наиболее эффективных люминесцентных добавок для полимерных покрытий типа "Полисветан", способствующих интенсивному накоплению массы растения и сокращению сроков вегетации (н.с. Кузнецов С.И., д.х.н., проф. Муринов Ю.И.).

Изучено влияние тиацикланов, различающихся числом атомов серы, связанных между собой, и природой цикла, на кинетические закономерности "темновой", фото- и радиационной полимеризации акрилатов, на радиационно-химические превращения полиметилметакрилата. В качестве добавок к полимерным материалам предложены соединения двухвалентной серы, выполняющие несколько функций: регуляторов полимеризации, антирадов, стабилизаторов термоокислительной деструкции (к.х.н., с.н.с. Салимгареева В.Н.).

Исследование влияния некоторых люминофоров на полимеризацию метилметакрилата, радиационную устойчивость и сцинтилляционные свойства полиметилметакрилата привело к созданию пластмассового сцинтиллятора, имеющего большие световой выход, прозрачность, термо- и радиационную устойчивость (к.х.н., с.н.с. Салимгареева В.Н., н.с. Санникова Н.С., к.ф.-м.н., н.с. Пономарева В.А.). Метод получения сцинтилляторов внедрен на Челябинском заводе оргстекла.

Изучение радикальной полимеризации ММА после прекращения инициирующего УФ-облучения позволило характеризовать пост-полимеризацию как периодический процесс, проявляющийся в многократном чередовании роста скорости пост-полимеризации и её спада (к.х.н., с.н.с. Салимгареева В.Н., н.с. Санникова Н.С.).

Исследован процесс фотоинициированной полимеризации поливинилхлорида, позволяющий получать особо чистый ПВХ, обладающий комплексом ценных свойств (к.х.н. Гизатуллин Р.Р., н.с. Сорокин Э.М.).

Сочетание процессов радикальной и ионной полимеризации в случае полифункциональных акриловых мономеров позволило создать быстроотверждаемые, саморассасываемые клеевые композиции типа "Сульфакрилат" медицинского назначения (к.х.н., с.н.с. Воробьева А.И.).

Регулируя активность мономеров в радикальной полимеризации через их комплексообразование с переходными металлами, удалось получить методами радикальной полимеризации сополимеры, а в ряде случаев и гомополимеры алкилвинилсульфоксидов (к.х.н., н.с. Никонов В.А.), пиперилена, гептатриена и других полиненасыщенных соединений (к.х.н., с.н.с. Воробьева А.И., инж. Гуревич М.А.). Полученные полимерные сульфоксиды показали себя как прекрасные сорбенты благородных металлов, сернистого ангидрида, как катализаторы некоторых органических реакций.

Детально изучаются процессы сополимеризации, полимераналогичные реакции. Так, модификация полиметилметакрилата гетероароматическими соединениями, проведённая на основе исследований сотрудников лаборатории, позволила резко изменить оптические и электрофизические свойства полимера, что реализовано, например, в сцинтилляционных счётчиках для регистрации элементарных частиц (даже антинейтрино) и частиц высоких энергий, органических линзах Френеля, высокочувствительных датчиках давления и т.п.

2. Значительные усилия были нацелены на создание полимерных материалов и композиций с электронной и ионной проводимостью

В лаборатории найдены оптимальные условия получения кристаллического полиацетилена, в том числе монокристаллического, а также целого ряда графитоподобных материалов, путём полимераналогичных превращений поливинилхлорида (и его сополимеров). Обнаружены условия, в которых происходит формирование полимерных образцов с парамагнитными свойствами, а также накопление в них ферромагнитных составляющих. (к.х.н., с.н.с. Салимгареева В.Н., н.с. Санникова Н.С., инж. Мочалов А.В.).

Для получения плёночных полимерных электролитических систем изучались электрофизические свойства композиций полимер-пластификатор-низкомолекулярный электролит. Найдены системы на основе сополимеров полиакрилонитрила, обладающие высокой ионной проводимостью (н.с. Кузнецов С.И.)

Исследованы закономерности синтеза и разработан метод получения полипарафениленхинониминов высокой чистоты, являющихся структурными аналогами полианилинов, что позволило получать тонкие плёнки с высокой электропроводностью (к.х.н., с.н.с. Салимгареева В.Н., м.н.с. Сорокин Э.М.).

3. Работы по созданию полифункциональных полимеров – носителей физиологически активных веществ.

Наибольший интерес вызвал процесс получения полисульфонилпирролидиний хлорида, осуществлённый впервые в лаборатории по разработанной оригинальной методике, а также свойства полученного сополимера. Благодаря присутствию функциональных групп, сополимер может быть водорастворимым переносчиком большого числа микроэлементов, что позволило создать ряд препаратов по борьбе с анемией, диспепсией и респираторными заболеваниями животных, повышающих репродуктивный потенциал растений, подавляющих развитие паразитических микроорганизмов и т.д. (к.х.н., с.н.с. Воробьева А.И., м.н.с. Гайсина Х.А. и Кутушева Э.Р.). Разработана плёночная препаративная лекарственная форма интерферона, разработаны полимерные додубливатели в производстве кож, блескообразующие добавки (марка ВПК-10) для цианистого цинкования металлических изделий, флокулянты (например, ВПКФ-1), структурообразователи почв.

Исследованы процессы получения холиновых эфиров органических полифосфоновых кислот, показавших высокую антибактериальную и антифугинальную активность. Исследованы реакции аминокислот, в том числе незаменимых, с алкиленовыми эфирами дифосфоновых кислот (к.х.н., с.н.с. Бикчурина Л.Х., м.н.с. Юмагулова Р.Х.).

Исследованы процессы получения чередующихся сополимеров производных фенилакриловой и акриловой кислот (амиды, аммонийные соли), пиперилена и малеинового ангидрида, редкосшитых их эфирами с двухатомными спиртами, - основы для целого семейства гелеобразующих сополимеров. Изучены их реологические, тиксотропные свойства, показана их физиологическая безвредность. Гели были испытаны для создания песконесущих жидкостей при гидроразрыве нефтяных пластов, косметических и лечебных кремов, мазей и т.д. (к.х.н., с.н.с. Антонова Л.Ф., к.х.н., с.н.с. Шаульский Ю.М., м.н.с. Пуртова М.А.).

Отработаны методы синтеза пятичленных циклических карбонатов и впервые показана возможность вовлечения полицепных циклических карбонатов в реакцию радикальной сополимеризации с мономерами акрилового ряда и многоатомными спиртами. Обнаружена реакция раскрытия этиленкарбоната третичными аминами с образованием внутренних азотсодержащих четвертичных солей (к.х.н., с.н.с. Гизатуллин Р.Р., м.н.с. Хатченко Е.А.).

Исследование полимераналогичных превращений ряда полимеров (ПВХ, ПММА и др.) позволило получить целый ряд водорастворимых полимеров, показавших себя как прекрасные флокулянты при нефтедобыче, структурообразователи почв и комплексные удобрения в сельском хозяйстве, полимерные составы для холодной штамповки металлов, реагенты при изготовлении изделий методами порошковой металлургии и т.д. (к.х.н., с.н.с. Антонова Л.Ф., м.н.с. Пуртова М.А., инж. Сулоева Л.И.).

На основе разработанных в лаборатории фотоотверждаемых акриловых олигомерных композиций получены эпоксиакрилатные полимерные покрытия для оптических волокон, дна резервуаров нефтехранилищ и поверхности нефтепроводов, и т.д. (к.х.н., с.н.с. Батталов Э.М., м.н.с. Сугробов В.И.).

Исследование процессов сополимеризации N-винилпирролидона, производных сульфолана с акрилатами позволило создать набухающие полимерные материалы, пригодные, например, для изготовления мягких и жёстких контактных линз с антивооспалительными свойствами (д.х.н., в.н.с. Пузин Ю.И., к.х.н., с.н.с. Воробьева А.И., м.н.с. Юмагулова Р.Х.).