ИСТИНА

Проект посвящен разработке нового подхода к формированию микроструктурированных пленок на основе амфифильных блок-сополимеров для создания функциональных мембран. Оригинальность предложенного метода заключается в применении так называемого одностадийного способа синтеза самоорганизованных структур на основе блок-сополимеров в процессе контролируемой эмульсионной полимеризации малорастворимых в воде мономеров, в котором в качестве агентов контролирующего агента (агента обратимой передачи цепи) выступают амфифильные поверхностно-активные олигомеры, содержащие заряженные группы (кислотные: сульфо- или карбоксильные группы, основные: амино группы). В результате, непосредственно в процессе полимеризации, будут образовываться полимерные частицы на основе блок-сополимеров, имеющие структуру ядро-оболочка, в которых гидрофобные блоки формируют внутреннее ядро, а гидрофильные (ионогенные) – внешнюю опушку. Осаждение полученных дисперсий частиц на подложки позволит получать микроструктурированные пленки с перколирующей структурой каналов ионных блоков, разделяющих гидрофобные домены. Предложенный способ получения полимерных пленок направлен на решение проблем, связанных с производством ионообменных или протон-проводящих мембран. Известно, что для получения материалов, применяемых в качестве такого рода мембран, часто используют расплавы блок-сополимеров, что позволяет обеспечивать хорошие проводящие свойства в результате формирования в материале взаимопроникающих ионных каналов. Возможность синтеза блок-сополимерных частиц с уже сформированной в процессе синтеза микроструктурой позволит избежать ряда трудоемких процедур, необходимых при традиционном способе получения микроструктурированных мембран на основе блок-сополимеров. Кроме того, использование водных сред вместо органических растворителей сделает процесс производства мембран более экологически и экономически выгодным. В процессе выполнения проекта будет проведено комплексное исследование, включающее в себя, помимо разработки новых синтетических подходов, теоретическое изучение (с применением методов компьютерного моделирования: атомистического и методом молекулярной динамики) предложенного способа получения микроструктурированных пленок и самоорганизации блок-сополимеров.

This project focuses on the development of novel technique for the production of micro-structured block-copolymer films for ion-exchange and desalination membranes fabrication. The originality of the approach is based on the one-stage synthesis of block-copolymer self-assemblies by means of emulsion controlled copolymerization of oil-soluble monomers in aqueous solutions, driven by amphiphilic surface active polymeric chain transfer agent. The polymerization process will lead to the formation in-situ self-stabilized amphiphilic block-copolymer latex particles with a core-shell structure, in which the hydrophobic blocks form stiff inner core and the hydrophilic (amphiphilic) blocks form the outer shell. Further deposition of thus obtained dispersion on the substrate will allow producing of micro-structured polymer films in which the percolated channels of amphiphilic blocks fill space between hydrophobic block-rich domains. The proposed strategy may have important consequences for several related problems in ion-exchange and desalination membranes development. For these materials a percolation of polar channels giving rise to ion conductivity is often observed by microphase separation in block-copolymers melts. The direct formation of phase separated domains in the course of the synthesis will enable to avoid a number of labor-consuming steps that the conventional procedure of the development of micro-structured membranes is comprised of. Besides, using of aqueous media instead of organic one is ecologically safe and economically more profitable.

Разработка методов синтеза амфифильных блок-сополимеров, самоорганизованных в частицы со структурой ядро оболочка, на основе сополимеров акриловой кислоты и акрилатных гидрофобных мономеров, включая фторсодержащие алкилакрилаты. Получение на их основе микроструктурированных пленок и изучение их свойств.

Для реализации данного проекта будет использована контролируемая радикальная полимеризация с обратимой передачей цепи по механизму присоединения-фрагментация (ОПЦ). Коллектив исполнителей обладает опытом в исследовании закономерностей этого процесса и его практическом применении для направленного синтеза сополимеров разной структуры. Коллектив исполнителей также имеет опыт в изучении гетерофазной контролируемой полимеризации. Члены научного коллектива обладают опытом в изучении физико-химических и физико-механических свойств полимеров.