ЛАБОРАТОРИЯ ГИДРОФИЛЬНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ N1621



Заведующий лабораторией - доктор химических наук, профессор
КАЗАНСКИЙ Константин Серафимович

В составе лаборатории - 9 сотрудников, включая 1 доктора наук, 5 кандидатов наук, а также студенты и аспиранты МФТИ Лаборатория создана в 1989 г.

Основные направления работ лаборатории:
1. Сильнонабухающие полимерные гидрогели (СПГ): теория, методы количественной характеристики, синтез нейтральных и ионных сетчатых полимеров, принципы практических применений.
2. Анионная полимеризация гетероциклических мономеров: кинетика и механизм, синтез полимеров строго определенной структуры, функциональные полимеры и макромономеры, полимерные системы на их основе.

В лаборатории проводятся исследования в области гидрофильных полимерных систем: синтеза и механизма процессов их образования, характеристики и теоретического описания свойств, анализа структуры, а также принципов практических применений. Основными объектами этих исследований являются - полиэтиленоксиды (ПЭО) с заданной длиной цепи и узким ММР, их моно- и бифункциональные производные, включая макромономеры ПЭО, гидрофильные сетчатые полимеры (гидрогели) на основе полиакриламида (ПАА), сополимеров акриламида (АА) с акриловой кислотой, ПЭО и ряд других систем.

Из достижений лаборатории можно выделить следующие:
1. Установление природы активных центров, их реакционной способности при вариации природы среды и противоиона, а также и строгое обоснование механизма "живущей" анионной полимеризации окиси этилена. На базе полученных данных разработан общий подход к синтезу ПЭО с регулируемыми длинами цепи и концевыми группами. Этот подход апробирован на ряде конкретных синтезов, в частности, на примере моно- и динитрофенильных производных ПЭО с молекулярной массой (ММ) до 1 млн и функциональностью, близкой к расчетной.
(K.S.Kazanskii, Polimery, 1985, 30, 428-432; К.С.Казанский и др., Высокомолек. соед., А, 1987, 29, 2219-2225. K.S.Kazanskii, N.V.Ptitsyna, Makromol. Chem. 1989, 190, 255-265).

2. Развитие теории, методов количественной характеристики и на этой основе разработка принципов получения СПГ и прогнозирования особенностей их поведения в различных условиях - солевого состава внешней среды, наличия давления, пространственных ограничений и т.п. Для изучения такого рода систем с набуханием порядка 1000 мл/г в лаборатории создан и действует комплекс уникальной аппаратуры. Созданы алгоритмы, позволяющие анализировать структуру сетки СПГ по данным измерений (степень и давление набухания, модуль упругости) либо прогнозировать их эффективность в практических задачах. Подход использован, главным образом, при анализе гидрогелей ПАА, содержащих ионные группы, а также нейтральных и ионных гидрогелей ПЭО.(С.А.Дубровский и др., Высокомолек. соед., A, 1989, 31, 321-327; 1990, 32, 165-170; 1993, 35, 371-275, 1715-1721; Б, 1995, 37, 114-118).

Практические аспекты, базирующиеся на итогах фундаментальных исследований:
- синтез широкого круга молекулярно-однородных производных ПЭО, например монометиловых эфиров (ММ до 10 тысяч), моновиниловых эфиров (ММ до 6 тысяч), моно- и диметакрилатов и т.п.;
- комплекс уникальных измерительных устройств, позволяющих регистрировать динамику и равновесие набухания, низкие давления набухания (до 20 кПа) и модули упругости СПГ, а также расчет на их основе параметров структуры сетки;
- способ и опытная технология получения сильнонабухающих гидрогелей на основе радиационно-сшитого технического ПАА, пригодных для широкого круга применений (санитария, медицинская диагностика, мелиорация, растениеводство), и консультации по применению этого материала и его модификаций.

Эти направления открыты для сотрудничества с заинтересованными организациями и исследовательскими группами как академического, так и прикладного профиля.

В настоящее время в лаборатории активно развивается ряд новых направлений:
1. Анализ эффектов негауссовости в набухании и упругости сеток различных типов, главным образом, получаемых трехмерной радикальной сополимеризацией АА с ионогенными мономерами. Выявлены различные режимы изменения модуля упругости геля со степенью набухания: первоначальное падение модуля по степенному закону (с показателем от 0,3 до 0,7) и его последующий резкий рост вследствие конечной растяжимости цепей. На основе теоретического описания этих данных развивается подход к характеристике неидеальности полимерных сеток (дефекты структуры, зацепления и т.п.). Оценена роль условий приготовления ПАА гелей в среде растворителя (концентрации основного мономера и сшивателя) в формировании их структуры.
(S.A.Dubrovskii, V.I.Kuznetsova. Polymer Science, 1993, 35, 315-319; S.A.Dubrovskii. Polymer Gels and Networks, 1996, in print.)
2. Разработка метода иммобилизации лабильных биологических объектов в гелях ПЭО, базирующегося на применении макромономеров. Метод успешно использован для получения гидрогелей ПЭО, содержащих микрочастицы жидкокристаллической дисперсии ДНК, что представляет широкий интерес. В частности, эти частицы могут рассматриваться как микрозонды, чувствительные к процессам, протекающим в системе - гелеобразование, набухание, десвеллинг, диффузия.
(К.С.Казанский и др. Высокомолек. соед., А, 1996, 38, 875-883.)
3. Синтез и особенности набухания нового типа ионных гидрогелей ПЭО, получаемых сшиванием полиэтиленгликольфосфатов или -фосфитов бифункциональными агентами. Эти гели демонстрируют все черты, присущие полиэлектролитным сеткам; выполнено математическое моделирование и анализ их набухания в средах разного состава.
(K.S.Kazanskii et al, Polymer Gels and Networks, 1996, in print.)



ИХФ РАН, Отделение полимеров и композиционных материалов
Факс: 137-82-84 Телефоны: 939-71-24 (К.С.Казанский, С.А.Дубровский); 939-75-41 (Г.В.Ракова)