ИФХЭ РАН

Просмотров:831 Поделиться

Лаборатория структурно-морфологических исследований

Лаборатория структурно-морфологических исследований
Адрес: Ленинский проспект, 31 корп.4, Москва, 119071
Телефон: +7 (495) 955-46-53
Факс: +7 (495) 952-53-08
Тип: Физикохимия нано- и супрамолекулярных систем
  • Руководитель лаборатории:
  • Чалых Анатолий Евгеньевич
  • Данные подразделения
  • Научно-технические услуги

Научные направления исследований лаборатории

Проведение фундаментальных и прикладных научных исследований по направлениям:

• Структурно-морфологические и прочностные свойства полимерных систем
• Диффузионные явления в полимерах
• Фазовые равновесия в полимерных системах
• Термодинамика смешения в растворах, расплавах и смесях полимеров
• Полимерное материаловедение
• Электронная микроскопия, лазерная интерферометрия, рентгеновский микроанализ
• Адгезионные взаимодействия и адгезивы
• Педагогическая деятельность

Основные научные результаты исследований

1. Разработаны и широко применяются диффузионные методы исследования фазового равновесия в полимерных системах. В основе методов лежит получение информации о концентрационных профилях в диффузионных зонах смешения полимеров, определение составов сосуществующих фаз и построение диаграмм фазового состояния. Для систем полимер-олигомер, полимер-пластификатор и т.д. предложено использовать метод оптической интерферометрии, для систем полимер-полимер, полимер-сополимер и сополимер-сополимер предложено использовать метод рентгеновского микроанализа. Результаты методических работ обобщены в монографии «Электронно-зондовый микроанализ в исследовании полимеров» (А.Е. Чалых, А.Д. Алиев, А.Е. Рубцов//Москва: «Наука», 1990, 192 с.).

2. Разработаны методы расчета и построения обобщенных диаграмм фазового состояния в полимерных системах. Методика расчета построена на определении температурной зависимости парных параметров взаимодействия компонентов систем, определении их температурных зависимостей, расчет свободной энергии смешения компонентов при различных температурах и составах. Результаты исследований обобщены в монографии «Диаграммы фазового состояния полимерных систем» (А.Е. Чалых, В.К. Герасимов, Ю.М. Михайлов//М.: «Янус-К», 1998. – 216 с.).

3. Разработана концепция переходных зон в адгезионных полимерных соединениях. Показано, что вся полученная в настоящее время совокупность экспериментальных данных может быть классифицирована по четырем направлениям: структурно-механические, структурно-градиентные, концентрационные и комбинированные переходные зоны. По предложенной классификации получена база экспериментальных данных адгезивов и адгезионных соединений. Результаты обобщены в докторской диссертации А.А. Щербиной «Переходные зоны в полимерных адгезионных соединениях. Фазовые равновесия, диффузия, адгезия».

4. Синтезирована база данных по трансляционным коэффициентам диффузии газов, растворителей, пластификаторов, олигомеров и полимеров в поливинилхлориде, полиэтилене, полистироле и полиметилметакрилате. Показано, что энергия активации трансляционной диффузии макромолекул сравнима с энергией активации диффузии низкомолекулярных веществ, молекулярная массы которых сравнима с молекулярной массой звена или его фрагмента. Предложен механизм диффузии, основанный на рептационной модели Де Жена и дополненный представлением о «мягкой стенке трубы». Результаты исследований представлены в виде статей в журналах «Высокомолекулярные соединения», «Клеи, герметики и технологии», «Handbook of pressure-sensitive adhesives and products» и др.

5. Обобщены многочисленные экспериментальные данные по фрагментам диаграмм фазового состояния в системах с НКТС: поливинилметиловый эфир – полистирол, поливинилкапролактам – вода и поливинилметиловый эфир – вода. Рассчитаны парные параметры взаимодействия, построены их температурные зависимости и впервые в практике физико-химических исследований показано, что полимер-полимерные системы могут обладать двумя бинодальными кривыми с НКТС и ВКТС. Результаты находятся в хорошем согласии с отдельными экспериментальными измерениями. Результаты исследований представлены в виде докладов на конференциях и статей в журналах.

6. Исследована кинетика травления полимерных материалов в плазме кислородного разряда. Определены энергетические характеристики протравленных поверхностей. Показано, что состояние модифицированной поверхности термодинамически неустойчиво. Исследована кинетика старения материалов, определены релаксационные характеристики, энергии активации перестроек, предложена диффузионная модель миграции функциональных групп с поверхностного слоя модифицированного полимера внутрь объема полимера.

7. Значительные достижения получены в области модификации линейных и сополимерных продуктов кремнийорганическими олигомерами и полимерами. Определены диаграммы фазового состояния, коэффициенты трансляционной подвижности кремнийорганических компонентов и впервые показано, что при эмульсионной полимеризации стирола и метилметакрилата в присутствии силоксановых стабилизаторов происходит процесс фазового расслаивания с выделением молекул силоксана на поверхность латексных частиц. Разработана методика определения профилей распределения плотности по сечению латексных частиц. Показано, что во всех случаях в присутствии модификатора формируется частица со структурой типа ядро-оболочка.

Историческая справка

Лаборатория была основа в ИФХ им. А.Н. Фрумкина РАН в 1976 году А.Е. Чалых и А.П. Захаровым на базе кабинета электронной микроскопии.

В период с 1976 по 1987 гг. основное внимание уделялось развитию методов препарирования полимерных объектов для изучения их надмолекулярной и фазовой структуры. В это время были разработаны методы травления полимеров в плазме кислородного разряда, теплового прикрепления макромолекул и латексных частиц к поверхности подложки, низкотемпературных сколов эмульсий. Особое внимание было уделено развитию метода электронно-зондового рентгеноспектрального микроанализа.

В период с 1987 по 2005 гг. основное внимание было уделено проведению фундаментальных исследований в области фазовых равновесий в смесях полимеров. Исследовано более двухсот практически важных бинарных и трехкомпонентных систем в широком интервале температур, молекулярных масс и составов. Результаты обобщены в справочнике-монографии «Диаграммы фазового состояния полимерных систем» (А.Е. Чалых, В.К. Герасимов, Ю.М. Михайлов//М.: «Янус-К», 1998. – 216 с.). В настоящее время эти работы продолжаются в направлении как расширения объектов исследования – гомополимеров, сополимеров, градиентых и блоксополимеров, лекарственных препаратов и др., так и методов исследования – разработаны и используются методы ДСК, ДТГ, масс-спектрометрии, оптической микроскопии, ИК-спектроскопии, рефрактометрии и т.п.

В период с 2005 по настоящее время наряду с фазовыми исследованиями, определением термодинамики смешениям компонентов, проводились изучения трансляционной подвижности макромолекул в различных полимерных системах и адгезионных соединениях. Принципиально новые результаты получены при изучении взаимодиффузии в системах волокна-связующее на разных стадиях отверждения последнего, в системах со сложной архитектурой макромолекулярных цепей (разветвленные, градиентные и блоксополимеры).

Сотрудничество с отраслевой наукой

Лаборатория выполняла и выполняет фундаментальные и прикладные работы в интересах отраслевой науки и спецхимии. Работы проводились совместно с организациями НПО «Союз», ОАО Транснефть, ОАО Автофрамос/Renault в России, ОАО ГМК Норильский никель, Артконсалтинг, Daimler-Chrysler Group, Corium International Inc., ООО Зика/Sika Group, НУЦ "Робототехника" МГТУ им. Баумана, ОАО Лукойл, РKК Энергия, ВМФ СССР, Dupont, ООО Пента-силикон, МГУПП, НПО Пластмассы, НПО Полипластик и др. Последние годы работы выполняются по договорам с ВЧ №87240, №35533, НПО «Союз», ИПХФ РАН, ОХНМ №4 и №7, РФФИ.

Сотрудничество с высшей школой и иными образовательными учреждениями

Лаборатория активно сотрудничает с такими ведущими ВУЗами как РХТУ им. Д.И. Менделеева, МАТИ-РГТУ им. К.Э. Циолковского (МАИ НИУ), МТУ (МИТХТ), РЭУ им. Г.В. Плеханова. Наши сотрудники не только проводят лекции, семинары и лабораторные работы для студентов, но и руководят научными исследованиями по темам бакалаврских, магистерских и кандидатских работ. Регулярно выпускаются дипломные работы и диссертации магистров по направлениям лаборатории (не менее 2-3 работ в год). В июне 2017 года предполагается выпуск трех магистерских диссертаций на темы «Разработка процессов вакуумной пропитки при безавтоклавном производстве трехслойной панели с сотовым заполнением», «Влияние термической предыстории на структурно-прочностные свойства полимеров», «Термохимические свойства полиолефинов на основе полиэтилена, полипропилена и их сополимеров».

В настоящее время в лаборатории проходят обучение в аспирантуре три аспиранта: Ануфриенко Е.П., Дудочкина Д.П., Потеряев А.А.

Предложения по сотрудничеству с ведущими российскими и иностранными компаниями

Коллектив лаборатории готов принять участие в проведении исследований для компаний, специализирующихся в области синтеза и переработки полимеров, модификации полимеров, старении и стабилизации, адгезии и аутогезии высокополимеров.

  • Структурно-морфологические исследования различных этапов формирования привитых слоев в зависимости от дозы облучения и присутствия инициаторов.
  • Разработка методики изучения растворимости олигомеров в ориентированных полимерных материалах.
  • Разработка методики анализа радиальной функции распределения плотности сегментов в полимерном клубке.