Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1 Синтез полимеров

2 Теоретические проблемы

3 Структура и свойства полимеров

4 Перспективы промышленного производства полимеров

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Современные тенденции и новые направления в науке о полимерах ярко проиллюстрированы в рамках исследований проведенных Российским Фондом Фундаментальных Исследований (РФФИ)

В настоящее время преимущественное направление фундаментальных исследований в полимерной области, особенно физического и физико-химического плана, - изучение разнообразных структур и закономерностей их формирования в многокомпонентных полимерных системах, изучение свойств таких систем во взаимосвязи с их морфологией, а также развитие химических и физических подходов к оптимизации этих свойств

Другая ярко выраженная тенденция - увеличение доли теоретических работ и расширение их проблематики, которые обусловлены возрастающими возможностями компьютерного моделирования поведения отдельных макромолекул и их ансамблей.

В области синтеза полимеров развиваются как традиционные, так и новые направления: реакции полимеризации и поликонденсации, реакции в цепях полимеров, каталитические процессы.

1. СИНТЕЗ ПОЛИМЕРОВ

Выполненные работы в рамках РФФИ охватывают многие современные направления, положенные в основу образования полимеров как известных классов, в том числе как элементов органических, так и полимеров более сложной архитектуры таких, как полиротаксаны, дендримерные структуры, взаимопроникающие полимерные сетки.

Изложенные соображения проиллюстрированы ниже на ряде примеров. Так, при изучении радикальной полимеризации в адсорбционных слоях на поверхности твердых тел (М.А. Брук, НИФХИ им. Л.Я. Карпова) даны объяснения аномального поведения ряда мономеров, в том числе необычно низких констант скоростей роста и констант сополимеризации мономеров с сильной адсорбционной способностью, резкого отличия состава сополимеров, образующихся на поверхности и в жидкой фазе. Установлена возможность прогнозирования эффективных реакционных способностей мономеров (и радикалов) и состава сополимеров при синтезе полимерных слоев в таких условиях. Полученные экспериментальные результаты позволяют рассматривать полимеризацию на твердых поверхностях как особый случай матричной полимеризации. Вместе с развитием теории радикальной полимеризации проведенные исследования способствуют решению и ряда прикладных задач, например, нанесения нанометровых слоев на твердые субстраты.

Оригинальным представляется применение радикальной полимеризации метакрилатных макромономеров полиэтиленоксида (ПЭО) в водных средах для формирования гидрогелей ПЭО с контролируемой структурой сетки (К.С.Казанский, Институт химической физики РАН). Таким путем стало возможным иммобилизовать в геле чувствительные биологические объекты, например, частицы жидкокристаллической дисперсии ДНК. Интересные результаты получены при изучении полимеризации под действием УФ-облучения липидоподобных и поверхностно-активных мономеров (ПАМ), образующих монослои на границе раздела жидкость/газ (С.Ю.Зайцев, Институт биоорганической химии РАН). Впервые показано, что желаемую ориентацию реакционных центров монослоев белков из ряда фотосинтетических бактерий и их смесей с природными липидами и ПАМ можно задавать и стабилизировать при использовании определенных ПАМ с их последующей полимеризацией. Ряд выполненных исследований связан с катализом процессов полимерообразования. В частности, на примере сополимеризации окиси углерода и олефинов (Г.П. Белов и Л.Н. Руссиян, Институт химической физики в Черноголовке РАН) установлено, что природа катализатора влияет на микроструктуру сополимеров: под влиянием ацетата палладия получены строго чередующиеся сополимеры, тогда как каталитические системы Ti(O-n-Bu)4-EtAlCl2 и VO(OCO)3-Et1.5AlCl1.5 приводят к статистическим сополимерам. Для метатезисной полимеризации циклоолефинов оказались эффективными новые каталитические системы на основе соединений Mo и W, такие как карбонилы, циклогексадиеновые, -аллильные, ареновые комплексы, в комбинации с галогенуглеводородами или ароматическими альдегидами (И.А. Орешкин, Институт нефтехимического синтеза РАН). Обнаружена большая каталитическая активность коллоидной Pt, полученной в комплексе полидиаллилдиметиламмонийхлорида с додецилсульфатом натрия в реакции окисления сорбозы, по сравнению с Pt, полученной в полидиаллидиметиламмонийхлоридном геле, что связывают с меньшим размером наночастиц Pt, полученных в комплексе (П.М. Валецкий, Институт элементоорганических соединений РАН). Отрадно, что в числе поддержанных РФФИ оказалась работа (Д.В. Пебалк, НИФХИ им. Л.Я. Карпова), посвященная разработке современного метода синтеза ВМС по принципу мономер-изделие, когда рост цепи макромолекулы совмещен с оформлением полимерного изделия или материала. В этой работе ароматические полиимидные пленки с фотопроводящими свойствами получали десублимационной поликонденсацией в вакууме паров предварительно приготовленной смеси мономеров: диангидридов тетракарбоновых кислот и ароматических диаминов.

Большой цикл работ, законченных в 1997 году, посвящен синтезу полимеров с заданным комплексом свойств. К ним, в частности, относятся более или менее традиционные, хотя и весьма полезные направления, связанные с получением полимеров известных классов или их композиций ранее разработанными методами, исходя из новых мономеров или олигомеров. В их числе исследования по разработке научных основ синтеза фторсодержащих негорючих эластомеров и пластиков (С.П. Круковский, Институт органической химии РАН), новых фенилзамещенных полигетероариленов на основе бис(о-аминодифенилметанов) (Н.М. Беломоина, Институт элементоорганических соединений РАН), полигетероариленов с сильно основными и сильно кислотными функциональными группами (Ю.А. Федотов, АО "Полимерсинтез" и Ю.Э. Кирш, НИФХИ им. Л.Я. Карпова). В эту же группу работ попадают, по-видимому, и исследования фото- и термохимических реакций в полигетероариленах, содержащих активированные двойные связи на основе соответствующих специально синтезированных диаминов (Г.И. Носова, Институт высокомолекулярных соединений РАН) и разработка синтеза полимеров (жидкокристаллических полифторалкил(мет)акрилатов и мезоморфных полиимидов), способных к образованию пленок Ленгмюра-Блоджетт (В.В. Курявцев, Институт высокомолекулярных соединений РАН).

Единичными примерами представлены исследования в области полимеров нестандартной структуры. Среди них выделяются две работы: "Полиротаксаны на основе азотсодержащих полимеров" (А.Р. Коригодский, РХТУ им. Д.И. Менделеева) и "Блоксополимеры на монофункциональных матрицах - супрамолекулярные образования нового типа" (Е.А. Ребров, Институт синтетических полимерных материалов РАН). В первой из них разработаны полимерные системы, содержащие на цепи полиуретана на основе триазинсодержащих диолов подвижные краун-эфиры сравнительно небольшого размера, например дибензо-24-краун-8. По свойствам такие полиротаксаны существенно отличаются от составляющих их компонентов. Интерес в этом плане представляет высокая селективность при сорбции ионов различных металлов из нейтральных растворов хлоридов и при извлечения полиротаксанами ионов металлов (Au, Be, Ga, Re, Sr) из обычных водных растворов.