Лаборатория полимерных материалов

Описание

ИСТОРИЯ

Лаборатория полимерных материалов организована в 1985 г. Заведующим лабораторией был назначен молодой кандидат технических наук – Терешатов Василий Васильевич, окончивший Московский хими¬ко-технологический институт им. Д.И. Менделеева (г. Москва). Вот уже более 30-ти лет он продолжает успешно руководить лабораторией. В 1997 году защитил докторскую диссертацию, в 2003 году стал профессором.
В регионе высоко оценили его разработки, внедренные на предприятиях, признав лауреатом премии Пермско¬го края I степени за лучшую работу в области химии и наук о материа¬лах. В 2011 г. Терешатов В.В. Указом Президента РФ удостоен звания «Заслуженный дея¬тель науки РФ».
Первые сотрудники лаборатории – преимущественно выпускники Пермского политехнического института.
В 1986 году Терешатову В.В. было поручено набрать молодых специали¬стов из Свердловского государственного университета, выпуск¬ников с кафедры «Химия высокомолекулярных соединений», которой заведовала одна из ведущих ученых в нашей стране в области физико-химии полимеров профессор Анна Алексан¬дровна Тагер. В 1987 году лаборатория пополнилась двумя физиками.
В тяжелые времена с 1991 по 1994 гг. лабо¬ратория выстояла благодаря успешному сотрудничеству с фир¬мой «Урал-Хеми» в области изготовления передовых партий клея для обувной промышленности, участию в программах по отработке и выпуску опытных партий обувных клеев для Перм¬ской области, разработке компонента «А» пенополиуретана с увеличенным сроком хранения.
В исследования в лаборатории развивались по нескольким направлениям: набухание и пластификация полимеров, зако¬номерности поведения полиуретанов во влажной среде, моле¬кулярный дизайн уретансодержащих эластомеров, создание экологически чистых высокоплотных материалов для защиты различных объектов от радиационного излучения, разработка универсальной модели высокоэластичности, создание высоко¬прочных конструкционных полиуретанов с регулярной струк¬турой и т. д.
С приходом в лабораторию доктора технических наук Ми¬хаила Степановича Федосеева получило интенсивное развитие направление строения теплостойких армированных полимер¬ных систем на основе эпоксидных олигомеров. Значительное внимание уделяется кинетике формирования этого класса по¬лимеров.
Исследования лаборатории в области те¬ории, механизма пластификации и молекулярного дизайна полимеров блочно¬го строения с сильным межмолекулярным взаимодействием позволили на мировом уровне получить новейшие материалы для применения в оборонной, авиационной, нефтеперерабатывающей, газовой промышленности, а также для защиты людей и различных объектов от радиационного излучения.
За годы работы лаборатории полимерных материалов ИТХ УрО РАН создана Пермская научная школа в области физико-химии полимеров блочного строе¬ния для решения крупных научных и практических задач. Подготовлено 10 кан¬дидатов наук в области физико-химии и технологии переработки полимерных материалов, некоторые из них занимают ведущие должности в ИТХ УрО РАН и на крупных промышленных предприятиях: ФКП «Пермский пороховой завод», Механо-химический завод (г. Электросталь), Кор¬порация «Внедрение» (г. Москва).
Результаты исследований лаборатории положены в основу ряда конкурентоспособных полиуретановых материалов двойного применения. Эти материалы и изделия из них в широком ассортименте производятся на ФКП «Пермский пороховой завод» для предприятий Пермского края и других регио¬нов России, в том числе для авиационной, бумагоделательной, машиностроитель¬ной и других отраслей промышленности. Из полиуретанов нового поколения на опытном производстве Института технической химии УрО РАН изготавливаются износостойкие покрытия колес транспортных устройств для изделий Минобороны (ООО «Протон», Пермь), виброконтейнеры (ООО «Пермский моторостроительный завод), полиуретановые элементы для НПО «ПИКА» и т. д.
Лаборатория полимерных материалов также успешно сотрудничает с подразделениями других ин¬ститутов и предприятий: ИОС УрО РАН и ОАО ОКБ «Новатор» (г. Екатеринбург), ИХ КомиНЦ РАН (г. Сыктывкар), ИПХФ РАН и ФГУП « ЦНИХМ» (г. Москва), АО «НИИПМ» и ПАО НПО «Искра» (г. Пермь).
С 1985 по 2015 гг. сотрудниками лаборатории защищены 7 кандидатских и 2 докторских диссертации.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

  • Теория и механизм пластификации микрогетерогенных полимеров блочного строения со специфическим взаимодействием
  • Теоретические и экспериментальные исследования закономерностей механического и термического поведения полимеров с сильным межмолекулярным взаимодействием в области положительных и отрицательных температур (полиуретанов, полиуретанмочевин
    полиуретанэпоксидов и др.)
  • Разработка принципов конструирования полиуретанов и полиэпоксидов с широким диапазоном регулирования свойств при наименьших затратах на сырье
  • Низкотемпературный синтез высокопрочных конструкционных полиуретанов
  • Создание высокоплотных экологически чистых полиуретанов с гибридным наполнителем для защиты от радиационного излучения
  • Молекулярный дизайн полиуретанов и полиэпоксидов
  • Разработка принципов построения уретансодержащих материалов, работо¬способных в условиях Арктики.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Лаборатория имеет двадцатилетний опыт работы в области физико-химии и химии полиуретанов, имеет мировой приоритет в области установления закономерностей и механизма пластификации полиуретанов блочного строения. За период с 1990 по 2016 гг.
• разработана модель деформационного поведения непластифицированных и пластифицированных полиуретанов, впервые учитывающая изменение физической сетки эластомера в процессе его деформирования и описывающая зависимость напряжение-деформация полиуретана в широком интервале скоростей нагружения во всем диапазоне деформаций эластомера
• впервые выявлено наличие двух экстремумов на кривой зависимости механических характеристик полиуретанов от состава смеси термодинамически несовместимых олигоэфиров
• доказано прямыми экспериментами сильное ограничивающее влияние на набухание сегментированных полиуретанов в органических растворителях пространственной сетки, узлами которой являются жесткие домены
• предложен простой и эффективный способ подбора пластификаторов для сегментированных полиуретанов на основе индивидуальных олигомеров, основанный на данных по степени набухания материала в органических жидкостях, предложенный способ обеспечивает возможность существенного снижения температуры стеклования полимера при сохранении его высоких прочностных свойств
• показано, что механические свойства сегментированных полиуретанов с термодинамически совместимыми гибкими сегментами неаддитивно зависят от соотношения разных гибких блоков
• доказано, что зависимость прочностных свойств сегментированных полиуретанов от степени микрофазового разделения гибких и жестких блоков в общем случае не является однозначной и продемонстрированы полиуретанмочевины с малым содержанием самоассоциатов мочевинных групп, прочность которых достигает 50 МПа при относительной критической деформации более 600%
• выявлены закономерности влияния состава и химической природы эпоксидных связующих и механизма их отверждения на упруго-деформационные свойства, тепло-, термо-, водостойкость полимерных материалов
• разработаны новые эпоксидные связующие аминного и ангидридного отверждения с высокой прочностью на разрыв (50 – 100 МПа), повышенной деформацией (10 – 20%), с высокой теплостойкостью (до 300 – 350° С по Вика), низким водопоглощением, предназначенные для изготовления композиционных материалов, в том числе органо- и стеклопластиков
Все разработанные методы и достижения в области установления связей между свойствами, составом и структурой полиуретанов, подходы к регулированию свойств полиуретанов являются новыми. Характерной чертой подавляющего большинства достижений, в том числе новых представлений о пластификации полиуретанов блочного строения, является то, что они имеют прямое отношение к проблеме разработки фундаментальных основ создания высокоэффективных полиуретанов различного класса.
За период с 1985 года в лаборатории проводились исследования по 6 темам, прошедшим государственную регистрацию. Кроме того, выполнялись научные исследования по 5 проектам в рамках программ фундаментальных исследований Президиума УрО РАН, программ Отделения химии и наук о материалах РАН. Фундаментальные исследования, проводимые в лаборатории полимерных материалов, поддержаны 18 грантами РФФИ, часть из них финансировалась администрацией Пермского края.