Group "Physical chemistry of polymer systems and functional materials on their basis"

Основные направления научной деятельности:

  • изучение фазового поведения бинарных, псевдобинарных и трехкомпонентных смесей аморфных или частично кристаллических полимеров с низкомолекулярными веществами при изменении их температуры или состава;
  • физико-химический анализ построенных диаграмм состояния бинарных и псевдобинарных и трехкомпонентных смесей аморфных или частично кристаллических полимеров с низкомолекулярными веществами и их классификация по топологии;
  • исследование с помощью оптических методов эволюции структуры при индуцированном понижением температуры или добавлением осадителя фазовом распаде гомогенных бинарных смесей с целью выяснения механизма структурообразования функциональных изделий;
  • изучение с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии, рентгеноструктурного анализа, гидростатического взвешивания и др. особенностей процессов кристаллизации и аморфизации частично кристаллических полимеров как в отсутствие, так и в присутствии низкомолекулярных веществ;
  • исследование кристаллических комплексов, формирующихся в смесях полимеров с низкомолекулярными веществами;
  • создание новых функциональных материалов/изделий с использованием растворных технологий.

Коллективом группы разработана и продолжает развиваться новая концепция, согласно которой частично кристаллические полимеры являются однородными на макроуровне метастабильными (внутренне напряженными) пространственно структурированными системами с узлами сетки межмолекулярных связей в виде кристаллитов, количество которых сопоставимо с долей аморфных областей. В рамках этой концепции было показано, что являющиеся отправной точкой решения проблем полимерного материаловедения диаграммы состояния смесей частично кристаллических полимеров с низкомолекулярными веществами должны содержать принципиально изменяющую их термодинамический смысл пограничную линию, отражающую температурную зависимость степени набухания частично кристаллического полимера в низкомолекулярном компоненте. Диаграммы состояния с новой топологией позволяют предсказывать условия получения и морфологию функциональных изделий, формируемых за счет ухудшения термодинамического сродства между компонентами смеси.

Разработанные фундаментальные представления легли в основу создания новых технологий получения:

  • термостабильных полипропиленовых мембран для микрофильтрации;

  • мембран из поливинилиденфторида, сверхвысокомолекулярного полиэтилена и полиакрилонитрила для ультрафильтрации;

  • полиамидных порошков для 3D-печати по технологии селективного лазерного спекания;

  • антимикробных упаковочных пленок на основе полиолефинов;
  • пористых микросфер из частично кристаллических полимеров, как потенциальных носителей лекарственных средств и матриксов на основе полилактогликолида для биоинженерии;
  • порошков-сорбентов нефтепродуктов из отходов полиолефинов;
  • высокоэффективных экологически безопасных вибродемфпирующих материалов на основе бутилкаучука, полиизобутилена и вазелинового масла.

Некоторые из указанных технологий были разработаны в рамках совместных работ с ведущими научными и производственными центрами, такими как:

  • Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (г. Москва);
  • Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (г. Москва);
  • Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук (г. Санкт-Петербург);
  • ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» (г. Москва);
  • ООО «СтандартПласт».

 

 

Projects and grants:

Исследования коллектива были поддержаны:

Российским научным фондом (РНФ):

РНФ №23-29-00220 «Трехкомпонентные системы частично кристаллический полимера – растворитель – осадитель: новая топология диаграмм состояния, методика их построения, морфология и свойства мембран, получаемых методом осаждения путем погружения»

Российским фондом фундаментальных исследований (РФФИ):

РФФИ №20-08-00606 «Высокопрочные, термостабильные мембраны с регулируемыми пористой структурой и фильтрационными характеристиками на основе полиолефинов».

РФФИ №19-33-90008 «Термическое поведение и фазовая структура смесей полиэтилен низкой плотности – камфора; полиэтилен низкой плотности - 1,2,4,5-тетрахлорбензол и полиэтиленоксид – тимол».

РФФИ №15-08-00203 «Анализ фазового равновесия в системах частично кристаллический полимер – низкомолекулярный компонент применительно к формированию полимерных мембран».

РФФИ №12-03-97514 «Физико-химические основы и аппаратурное оформление технологии производства из полиолефиновых отходов сорбентов нефти».

РФФИ №06-03-08084 «Физико-химические основы технологии получения полиолефиновых порошков с регулируемыми свойствами».

Программой целевых расходов Президиума РАН:

2007-2008 Разработка технологии производства из отходов полиолефинов порошков с регулируемыми свойствами.

Программой фундаментальных исследований ОХНМ РАН:

2004-2007 «Разработка физико-химических основ технологии производства сорбентов нефти и нефтепродуктов из отходов полиолефинов и ее аппаратурное оформление».

 

 
Yurov Mikhail Yuryevich
Engineer
Phd of technical sciences
more >>
Pochivalov Konstantin Vasilyevich
Chief Researcher
Doctor of сhemical sciences
more >>
Lebedeva Tatyana Nikolaevna
Researcher
Phd in chemistry
more >>
Ilyasova Anna Nikolaevna
Researcher
Phd in chemistry
more >>
Basko Andrey Viktorovich
Researcher
Phd in chemistry
more >>

Основные публикации за последние 5 лет:

  1. Pochivalov K.V., Basko A.V., Lebedeva T.N., Antina L.A., Golovanov R.Y., Artemov V. V., Ezhov A.A., Kudryavtsev Y.V.  Low-density polyethylene-thymol: Thermal behavior and phase diagram // Thermochim. Acta. – 2018. – V.659 . – P.113–120.DOI:10.1016/j.tca.2017.11.012.
  2. Pochivalov K.V., Lebedeva T.N., Ilyasova A.N., Basko A.V., Kudryavtsev Y.V.   A new look at the semicrystalline polymer – liquid systems: Phase diagrams low-density polyethylene – n-alkanes // Fluid Phase Equilib. – 2018. – V. 471. – P. 1–7. DOI:10.1016/J.FLUID.2018.04.023.
  3. Pochivalov K.V., Basko A.V., Lebedeva T.N Ilyasova A.N., Golovanov R.Y., Yurov M.Y., Shandryuk G.A., Artemov V. V., Ezhov A.A., Kudryavtsev Y.V.  Analysis of the thermal behavior of polypropylene-camphor mixtures for understanding the pathways to polymeric membranes via thermally induced phase separation //J. Phys. Chem. B. – 2019. – V.123 . – P. 10533–10546. DOI:10.1021/acs.jpcb.9b07475.
  4. Pochivalov K.V., Basko A.V., Kudryavtsev Y.V.   Binary mixtures of semicrystalline polymers with low-molecular-mass compounds: thermal behaviour and phase structure // Russ. Chem. Rev. – 2020 . – V.89. – P.311–338. DOI:10.1070/rcr4896.
  5. Basko A.V., Pochivalov K.V., Bazanov A.V., Shandryuk G.A., Ezhov A.A., Artemov V. V., Kudryavtsev Y.V. Phase diagram of the low-density polyethylene – dimethyl terephthalate system: A new topology // Thermochim. Acta. – 2020 . – V.684 . – Art. 178499. DOI:10.1016/j.tca.2019.178499.
  6. Basko A.V., Pochivalov K.V., Chalykh T.I., Shandryuk G.A., Ezhov A.A., Artemov V. V., Kudryavtsev Y.V.  Combining optical microscopy, turbidimetry, and DSC to study structural transformations in the mixtures of semicrystalline polymers with low-molar-mass crystallizable substances // Thermochim. Acta. – 2020 . – V.690 . – Art. 178671. DOI:10.1016/j.tca.2020.178671.
  7. Pochivalov K.V., Shilov A.N., Lebedeva T.N., Ilyasova A.N., Golovanov R.Y., Basko A.V., Kudryavtsev Y.V.  Development of vibration damping materials based on butyl rubber: A study of the phase equilibrium, rheological, and dynamic properties of compositions // J. Appl. Polym. Sci. – 2021. – V. 138 . – P. 1–14. DOI:10.1002/app.50196.
  8. Pochivalov K.V., Basko A.V., Lebedeva T.N., Ilyasova A.N., Yurov M.Y., Golovanov R.Y., Artemov V. V., Volkov V.V., Ezhov A.A., Volkov A.V., Kudryavtsev Y.V.  Thermally induced phase separation in semicrystalline polymer solutions: How does the porous structure actually arise? // Mater. Today Commun. – 2021 . – V.28 . – Art. 102558. DOI:10.1016/j.mtcomm.2021.102558.
  9. Pochivalov K.V., Basko A.V., Lebedeva T.N., Ilyasova A.N., Guseinov S.S., Kudryavtsev Y.V.   Thermodynamically-informed approach to the synthesis of 3D printing powders from the mixtures of polyamide 12 with benzyl alcohol // Powder Technol. – 2022 . – V.408 . – Art. 117685. DOI:10.1016/j.powtec.2022.117685.
  10. Yushkin A., Basko A., Efimov M., Lebedeva T., Ilyasova A., Pochivalov K., Volkov A.  Effect of Acetone as Co-Solvent on Fabrication of Polyacrylonitrile Ultrafiltration Membranes by Non-Solvent Induced Phase Separation // Polymers. – 2022 . – V.14 . – Art. 4603. DOI:10.3390/polym14214603.
  11. Basko A., Pochivalov K. Current State-of-the-Art in Membrane Formation from Ultra-High MolecularWeight Polyethylene // Membranes. – 2022 . – V.12 . – Art. 1137.DOI:10.3390/membranes12111137.
  12. Pochivalov K.V., Basko A.V., Lebedeva T.N Ilyasova A.N., Shandryuk G.A., Snegirev V.V., Artemov V.V., Ezhov A.A., Kudryavtsev Y.V.  A New Look at the Structure and Thermal Behavior of Polyvinylidene Fluoride–Camphor Mixtures // Polymers. – 2022. – V.14 . – Art. 5214.DOI:10.3390/polym14235214.