2008 - 2012

Лаборатория физической химии полимеров
2008 - 2012
Профиль лаборатории:
Разработка фундаментальных принципов формирования
новых полимерных электропроводящих, мембранных,
адсорбционно-активных систем различного назначения и
сильнонабухающих гидрогелей, исследование их
структуры и физико-химических свойств.
Заведующий лабораторией –
доктор физ.-мат. наук, профессор
Г.К. Ельяшевич
Лаборатория физической химии полимеров
Направление исследований:
• Разработка и оптимизация методов получения микропористых пленок из
гибкоцепных полимеров с варьируемыми параметрами (размер пор, общая
пористость, величина удельной поверхности, проницаемость, механические
свойства);
• Сильнонабухающие рН-чувствительные полиэлектролитные гидрогели,
изучение кинетики гелеобразования, процессов набухания/сжатия,
механические свойства;
• Многокомпонентные микро- и наноструктурные композиционные системы,
включающие пористые пленки из полиолефинов, электропроводящие
полимеры, сильнонабухающие гидрогели и природные полисахариды;
• Разработка новых мембранных материалов на основе бактериальной
целлюлозы, обладающих биологической активностью;
• Сепарационно-разделительные первапорационные мембраны на основе
композитов полифенилен-изо-фталамида (ПА) с фуллереном С60 и
углеродными добавками, изучение их физико-химических, транспортных и
сорбционных свойств;
• Исследование фазовых переходов в термотропных жидкокристаллических
полимерах методом статистической обработки поляризационно-оптических
изображений с использованием компьютерной программы.
Лаборатория физической химии полимеров
Состав лаборатории № 19 ИВС РАН:
№
Фамилия, имя, отчество
Должность
Ученая степень
1
Ельяшевич Галина Казимировна
зав. лаб.
д.ф.-м.н., профессор
2
Бронников Сергей Васильевич
в.н.с.
д.ф.-м.н., профессор
3
Котельникова Нина Ефимовна
в.н.с.
д.х.н., доцент
4
Буянов Александр Львович
с.н.с.
к.х.н.
5
Хрипунов Альберт Константинович
с.н.с.
к.х.н.
6
Полоцкая Галина Андреевна
с.н.с.
к.х.н.
7
Бельникевич Нина Георгиевна
с.н.с.
к.х.н.
8
Зоолшоев Зоолшо Фаросатшоевич
н.с.
к.ф.-м.н.
9
Калюжная Людмила Максимовна
н.с.
к.х.н.
10
Розова Елена Юрьевна
н.с.
к.х.н.
11
Боброва Наталья Вадимовна
н.с.
12
Бицкий Александр Эдуардович
13
Курындин Иван Сергеевич
н. с.
к.ф.-м.н.
14
Дмитриев Иван Юрьевич
н.с.
к.ф.-м.н.
15
Смирнов Михаил Александрович
н.с.
к.х.н.
16
Костромин Сергей Васильевич
н.c.
к.х.н.
17
Власов Павел Вячеславович
вед. прогр.
Аспирнат
Лаборатория физической химии полимеров
Разработка и оптимизация методов получения микропористых
пленок из гибкоцепных полимеров с варьируемыми параметрами
(размер пор, общая пористость, величина удельной поверхности,
проницаемость, механические свойства)
Исполнители:
к.х.н. Е.Ю.Розова,
к.ф.-м.н. И.С.Курындин,
к.ф.-м.н. И.Ю.Дмитриев
Разработан метод модификации пористой структуры пленок полиолефинов –
полиэтилена (ПЭ) и полипропилена (ПП), полученных в процессе,
основанном на экструзии расплава. Способ модификации включал
дополнительную вытяжку пористых образцов при повышенной температуре.
Поверхность пленок имеет ориентированную рельефную структуру. (Рис. 1).
Данный метод позволяет увеличивать размеры сквозных пор и
проницаемость пленок для жидкости по сравнению с этими характеристиками
для исходных образцов. Достигнутые значения проницаемости для
полученных пленок превышают эту величину для известных аналогов.
Показано, что дополнительная вытяжка приводит к возрастанию прочности и
модуля упругости пленок в направлении ориентации (Табл. 1). Ни в
журнальной, ни в патентной литературе нет сведений о пористых
ориентированных пленках из полиолефинов с характеристиками,
сопоставимыми с достигнутыми в данной работе. Пористые пленки могут
быть использованы как сепараторы для химических источников тока, а также
в качестве упрочняющих матриц для композиционных материалов, в которых
они являются наноконтейнерами для активных компонентов
(электропроводящих полимеров, гидрогелей, ЖК соединений) и сообщают
механическую целостность полученному пленочному материалу.
Исходная ПЭ пористая пленка
Модифицированная пористая ПЭ пленка
Исходная ПП пористая пленка
Модифицированная пористая ПП пленка
Рис. 1. Электронно-микроскопические картины поверхности пористых пленок
Табл. 1. Характеристики пористых пленок из полиолефинов.
Общая
пористость,
%
Проница
-емость
по
этанолу,
л/(м2ч
атм)
Средний
размер
пор, нм
Максимальный
размер
пор, нм
Прочность
МПа
Модуль
Юнга,
МПа
Удлинение
при
разры
ве, %
Исходная ПЭ пористая
пленка
39
115
195
360
105
500
110
Модифицированная
пористая ПЭ пленка
58
720
540
2400
190
1000
16
Исходная ПП пористая
пленка
38
80
130
160
125
720
104
Модифицированная
пористая ПП пленка
50
240
190
340
200
1200
32
Разработанным методом были получены также пористые пленки
поливинилиденфторида (ПВДФ). Методом СЭМ показано, что пористые
пленки ПВДФ, как и пленки из ПЭ и ПП, обладают высокоразвитой
рельефной поверхностью, обеспечивающей адгезию к покрытиям, что
позволило использовать их в качестве подложек для получения
композиционных систем с электропроводящими полимерами.
Основные публикации:
 И.Ю.Дмитриев, С.В.Гладченко, Н.В.Афанасьева, В.К.Лаврентьев, V.Bukošek,
J. Baldrian, Г.К.Ельяшевич. Молекулярная подвижность поливинилиденфторида
в анизотропном состоянии. Высокомол. соед. 2008. Т.50A. №3. c. 424-433.
 А.С.Олифиренко, I. Novak, Е.Ю.Розова, Н.Н.Сапрыкина, А.Г.Митилинеос,
Г.К.Ельяшевич. Гидрофилизация пористых полиэтиленовых пленок холодной
плазмой разных типов. Высокомол. соедин., 2009, т.51Б, № 7, с. 1233-1242.
 И.С. Курындин, Е.Ю.Розова, V. Bukošek, Г.К.Ельяшевич. Влияние
ориентационных воздействий на структуру и физико-механические свойства
пористых пленок полиэтилена. Высокомол. соедин., 2010, т.52А, № 12, с. 21232130.
 Г.К.Ельяшевич, И.С.Курындин, В.К.Лаврентьев, А.Ю.Бобровский, V.Bukošek.
Пористая структура, проницаемость и механические свойства микропористых
пленок из полиолефинов. Физика твердого тела, 2012, т.54, вып. 9, с. 1787-1796.
 Д.В.Новиков, И.С.Курындин, V.Bukošek, Г.К.Ельяшевич. Текстура поверхности
и перколяционные эффекты в микропористых ориентированных пленках
полиолефинов. Физика твердого тела, 2012, т.54, вып. 11, с. 2176-2182.
 И.Ю. Дмитриев, И.С. Курындин, Н.Н. Сапрыкина, В.К. Лаврентьев. Получение
пористых пленок поливинилиденфторида в четырехстадийном процессе,
основанном на экструзии расплава. Известия Вузов. Технология легкой
промышленности. 2012. т.17. №3. с. 15-19.
Сильнонабухающие рН-чувствительные
полиэлектролитные гидрогели, изучение кинетики
гелеобразования, процессов набухания/сжатия,
механические свойства
Исполнители:
к.х.н. Н.Г.Бельникевич,
к.х.н. А.Л.Буянов,
к.ф.-м.н. З.Ф.Зоолшоев,
Н.В.Боброва,
д.х.н. Н.Г.Котельникова
Проведено изучение процессов набухания/сжатия гидрогелей на основе полиакриловой кислоты (ПАК)
и полиакрилата натрия (ПАК-Na) в низкомолекулярных электролитах с использованием различных
катализаторов. Исследованы процессы набухания-контракции гелей при высушивании на воздухе
после набухания в средах с разными рН и установлено, что процесс сжатия геля ПАКNa после контакта
со средами с рН от 3 до 13 обратим, тогда как после набухания в кислых средах он оказывается
необратимым. Для гелей ПАК эффект необратимости процесса набухания-сжатия был обнаружен
только в щелочных средах с рН > 10.5. Предложена интерпретация этих эффектов, которые связаны с
взаимодействием гидрогеля с электролитом в определенных условиях. Эффект изменения веса в
процессах набухание/контракция при десорбции жидкости наблюдался в гелях впервые.
Разработан метод синтеза композиционных гидрогелей бактериальная целлюлоза –
полиакриламид/полиакриловая кислота, проявляющих анизотропное поведение в процессах набухание
– сжатие, а также при деформировании. Данный эффект является новым, так как большинство
известных видов гидрогелей набухают и деформируютcя при действии нагрузки изотропно.
Анизотропные свойства гидрогелей данного вида могут быть использованы при их практическом
применении в качестве активных элементов исполнительных устройств для робототехники, а также в
качестве искусственных хрящей – имплантантов для хирургии. Существенно, что величина прочности
композитов на сжатие находится на уровне соответствующих характеристик для натуральных хрящей,
а в ряде случаев даже их превышает.
Получены регенерированные материалы в форме гидрогелей, сферических капсул и пленок из
растворов льняных и древесных порошковых целлюлоз в ДМАА-LiCl. Методами широкоуглового
рентгеновского рассеяния, ИК-Фурье и 13С ЯМР спектроскопии высокого разрешения в твердой фазе
показано, что в отличие от кристаллических исходных образцов регенерированные материалы в
значительной степени аморфизованы, причем их надмолекулярная структура характерна для
полиморфных форм целлюлоз II и III. Определена растворимость регенерированных материалов в
минеральных кислотах, щелочах, органических растворителях и равновесное набухание в воде,
величины которого составляют от 1500 до 2500 %.
Основные публикации:
 Г.К.Ельяшевич, Н.Г.Бельникевич, С.А.Веснеболоцкая Процессы
набухания/сжатия гидрогелей полиакрилата натрия в средах с различными
значениями рН. Высокомол. соедин., 2009, т.51А, № 5, с. 809-812. (англ. 550553).
 Н.Г.Бельникевич, Н.В.Боброва, В.Ю.Елоховский, З.Ф.Зоолшоев, М.А.Смирнов,
Г.К.Ельяшевич. Влияние типа инициатора на структуру гидрогелей сшитой
полиакриловой кислоты. Журнал прикладной химии, 2011, т.84, вып. 12, с.
2022-2029.
 Гофман И.В., Буянов А.Л., Хрипунов А.К., Ревельская Л.Г.
Деформационное поведение композиционных полимерных гидрогелей на
основе целлюлозы и полиакриламида.
Деформация и разрушение материалов. 2008. № 3, С. 2-9.
 Buyanov A.L., Gofman I.V., Revel’skaya L.G., Khripunov A.K., Tkachenko A.A.
Anisotropic swelling and mechanical behavior of composite bacterial cellulose–
poly(acrylamide or acrylamide–sodium acrylate) hydrogels.
Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 2010. V. 3. № 1. P.
102-111.
 Kotelnikova N.E., Mikhailidi A.M.
Hydrate cellulose films and preparation of samples modified with nickel nano- and
microparticles. II. Intercalation of nickel into hydrate cellulose films.
Cellulose Chemistry and Technology. 2012. V. 46. No 1. P. 27-33.
Многокомпонентные микро- и наноструктурные композиционные
системы, включающие пористые пленки из полиолефинов,
электропроводящие полимеры, сильнонабухающие гидрогели и
природные полисахариды
Исполнители:
к.х.н. М.А.Смирнов,
к.ф.-м.н. И.Ю.Дмитриев,
к.х.н. Н.Г.Бельникевич,
н.с. Н.В.Боброва,
аспирант П.В.Власов
Получен новый сильно набухающий пленочный материал методом синтеза гидрогелей
сшитой полиакриловой кислоты (ПАК) на упрочняющей матрице - пористой пленке
полиэтилена (ПЭ). Показано, что пористая подложка не оказывает отрицательного влияния
на способность к набуханию нового гидрофильно-гидрофобного упрочненного композита
ПАК/ПЭ, который имеет такую же степень набухания в воде, как и монолитный гель ПАК.
Композиты имеют более высокую эластичность и механическую прочность, чем
монолитный гель, но вместе с тем и более изотропные свойства при деформировании в
разных направлениях, чем ориентированная ПЭ пленка. Свойства таких систем позволяют
расширить области применения гидрогелей, т.к. дают возможность их использования в
качестве пленочного сильно набухающего материала.
Разработан способ получения новых электроактивных, сильно набухающих
композиционных систем на основе сшитой полиакриловой кислоты (ПАК) и проводящего
полимера (полипиррола - ППир) методом химической окислительной полимеризации
in situ в растворе мономера (пиррола) в объеме матричного полимера. Показано, что
данный метод позволяет получить композиты с достаточно высоким содержанием
полипиррола (до 30%), чтобы сформировать пространственно непрерывную фазу
проводящего полимера в объеме набухшего гидрогеля, что обеспечивает композиционной
системе электрическую проводимость. Достигнуты значения электропроводности до 10-4
См/см при высокой степени набухании в воде – 40 г/г. ЭМ фотографии (рис. 2)
демонстрируют типичную для ППир морфологию в виде сферических частиц,
распределенных в матрице геля.
Получены трехкомпонентные пленочные системы ПЭ/ПАК/ППир, содержащие ПАК с
введенным в нее ППир на пористой ПЭ подложке. Композиты демонстрировали
способность к набуханию в водных растворах и обладали электропроводностью
510-5 См/см вдоль поверхности пленки. Эластичность этих композитов существенно выше,
чем у геля и композита ПАК/ППир.
Таблица 2. Деформационно-прочностные характеристики пористых ПЭ
матриц, пленок геля ПАК и композиционных пленок ПАК/ПЭ.
Наименование образца
Прочность σ, МПа
Удлинение при разрыве ε, %
Модуль упругости Е, МПа
ПЭ //
110
23.0
880
ПЭ 
22
6.6
1200
Гель ПАК
25
1.5
5000
ПАК /ПЭ
72
20.0
2880
Рис. 2. Электронные микрофотографии матрицы гидрогеля ПАК (а) и
композиционной системы ПАК/ППир, полученные после лиофильной сушки.
Двухкомпонентные электроактивные системы были получены формированием слоев ППир
и полианилина (ПАНИ) на пористых пленках ПВДФ. Обнаружено, что композиты ПВДФ/ППир
и ПВДФ/ПАНИ обладают столь же высокими деформационно-прочностными
характеристиками, как и пористые подложки, и полностью сохраняют свою целостность без
отслаивания проводящего слоя при их деформации вплоть до разрыва. Полученные
композиционные системы демонстрировали достаточно высокие значения проводимости
вдоль поверхности пленок (10-1 — 10-2 См/см), сопоставимые с известными полимерными
электропроводящими системами.
Разработана новая методика приготовления композиционных систем на основе гидрогеля
полиакриламида (ПААМ) и проводящего полимера – полианилина (ПАНИ), которая позволяет
достичь высокой равномерности распределения фазы ПАНИ в объеме гидрогеля (Рис. 3).
Отличие разработанной методики от традиционной (полимеризация in situ) заключается в
том, что образование гидрогеля происходит после полимеризации анилина, которая
проводится в растворе линейного ПААМ, что обеспечивает стабильность дисперсии
полианилина. В свою очередь матричный полимер ПААМ содержит функциональные
группы, позволяющие проводить постполимеризационную сшивку. Существенное
преимущество предлагаемой методики состоит также в том, что ПАНИ образуется в
анизометричной морфологической форме нановолокон (Рис.4), что позволяет понизить
порог перколяции для фазы проводящего компонента и увеличить электропроводность
системы в 8 раз по сравнению с этой величиной для композитов, полученных по
традиционной методике.
Рис. 3.Схема синтеза композиционной системы ПААМ/ПАНИ.
Рис. 4. Электронная микрофотография композита ПАНИ/ПААМ.
Основные публикации:
 М.А.Смирнов, Н.В.Боброва, И.Ю.Дмитриев, V.Bukošek, Г.К.Ельяшевич.
Электроактивные гидрогели на основе полиакриловой кислоты и
полипиррола. Высокомол. соедин., 2011, т.53А, № 1, C. 70-77.
 М.А.Смирнов, П.В.Власов, И.Ю.Дмитриев, В.К.Лаврентьев, Г.К.Ельяшевич.
Структура и электропроводность сополимеров анилина и анилин-2сульфоновой кислоты, полученных химической окислительной
сополимеризацией. Высокомол. соедин., 2012, т.54Б, № 10, с. 1556-1564.
 Г.К.Ельяшевич, М.А.Смирнов. Новые рН-чувствительные и электроактивные
композиционные системы, содержащие гидрогели и проводящие полимеры
на пористой матрице. Высокомол. соедин., 2012, т.54А, № 11, с. 1675-1684.
 Е.Ю.Розова, В.П.Шибаев, Г.А.Тищенко, Г.К.Ельяшевич.
Многофункциональные композиционные системы на основе пористых пленок
полиэтилена. Известия высших учебных заведений. Технология легкой
промышленности. 2012. Т.17. №3. С. 30-34.
 G.K.Elyashevich, M.A.Smirnov, N.V.Bobrova, I.Yu.Dmitriev, V.Bukošek.
Multicomponent electroactive and pH-sensitive smart composites based on
polypyrrole, polyacrylic acid hydrogels, and polyethylene porous films. Smart
Nanocomposites, 2012, v. 3, iss.2. p. 162-168. Nova Science Publishers.ISSN:
1949-4823.
Разработка новых мембранных материалов на основе
бактериальной целлюлозы, обладающих
биологической активностью
Исполнитель – к.х.н. А.К.Хрипунов
В условиях статического культивирования синтезирована нано–гель-пленка Gluconacetobacter xylinus
(НГП CGX) и проведена очистка НГП CGX от клеток, продуцирующих ее, до химически чистого состояния
(Рис. 5).
На основе модифицированной целлюлозы Acetobacter xylinus получены нанокомпозиционные материалы
для использования в качестве универсального раневого покрытия (УРП) нового поколения, несущего
отечественные антисептики (арабиногалактан/кластеры Ag, модифицированный катапол и др.),
антиоксиданты и иммуностимулирующие препараты (фуллерен С60/ТВИН-80, супероксиддисмутаза),
антиферментный препарат – ипсилон-аминокапроновую кислоту, протеолитический препарат – мочевину.
Применение нового УРП позволяет оптимизировать раневой процесс, предупредить его осложнения и
сократить сроки заживления гранулирующих поражений при глубоких ожогах и гнойных ранах на 15-20%.
Показана антимикробная активность УРП, насыщенных катаполом. Получен положительный эффект при
лечении ран УРП, несущем гемостатик (эпсилон-амино-капроновую кислоту) и мочевину как
некролитический препарат.
Разработан органо-неорганический биокомпозитный материал, предназначенный для замещения костной
ткани, методом совместного агрегирования водной суспензии синтетического фосфата кальция как
основы костной ткани и бактериальной целлюлозы.
Материал отвечает основным требованиям, предъявляемым к прекурсорам костной ткани –
биосовместимостью, пористостью и высокой прочностью (Рис. 6).
Рис. 5. Гель-пленка
Acetobacter xylinum
штамма ВКМ-880
• экологически безопасна
• высоко эластична
• устойчива к стерилизации
• полупрозрачна
(возможность наблюдения
за раной);
• легко удаляется с
поверхности кожи
Рис. 6. Прекурсор
костной ткани на
основе суспензии
ЦАХ и
пастообразной
формы
гидроксиапатита
Основные публикации:
 А.К. Хрипунов, Ю.Г. Баклагина, В.А. Синяев, Е.С. Шустикова, Б.А. Парамонов,
Д.П. Романов, Р.Ю. Смыслов, А.А. Ткаченко. Исследование нанокомпозитов на
основе гидратированных фосфатов кальция и целлюлозы Acebacter xylinum.
Физика и химия стекла. 2008. Т. 34, №2, с. 248-258
 Баклагина Ю.Г., Лукашева Н.В., Хрипунов А.К., Клечковская В.В., Архарова Н. А.,
Романов Д.П., Толмачев Д.А. Взаимодействие между наноразмерными
кристаллическими компонентами композита на основе целлюлозы Acetobacter
xylinum и фосфатов кальция
Высокомолекулярные соединения. 2010. Серия А. Т. 52, № 4, С. 615-627.
 Бабушкина Т.А., Климова Т.П., Штыкова Э.В., Дембо К.А., Волков В.В.,
Хрипунов А.К., Клечковская В.В. Исследование гель-пленок целлюлозы
Acetobacter Xylinum и ее модифицированных образцов методами ЯМР Н
криопорометрии и малоуглового рентгеновского рассеяния.
Кристаллография. 2010. Т.55. №2. С.344-349.
 Буянов А.Л., Хрипунов А.К.Особенности механического поведения
композиционных гидрогелей на основе бактериальной целлюлозы.
Материалы, технологии, инструменты. 2011. Т. 16. N 1. С. 66-70.
 Андреев В.А., Попов В.А., Хрипунов А.К., Венгерович Н.Г., Касанов К.Н.,
Стойчаков В.Б. Антибактериальная активность традиционных и
наноантисептиков, перспектива их адсорбции на раневых покрытиях.
Вестник Российской военно – медицинской академии. Т. 3(39). 2012. С. 173-177.
Сепарационно-разделительные первапорационные
мембраны на основе композитов
полифенилен-изо-фталамида (ПА) с фуллереном С60 и
углеродными добавками, изучение их физико-химических,
транспортных и сорбционных свойств
Исполнители:
к.х.н. Г.А.Полоцкая,
к.х.н. Л.М.Калюжная
Методом твердофазного взаимодействия получены первапорационные мембраны на основе
композитов полифенилен-изо-фталамида (ПА) с фуллереном С60 и углеродными нанотрубками
Таунит. Показано, что введение наноуглеродных добавок приводит к увеличению плотности
композитов вследствие сильного взаимодействия ПА с фуллереном С60 и нанотрубками (Рис.
7). Определен концентрационный предел эффективного введения наноуглеродных добавок:
методом СЭМ показано, что при содержании С60 > 5 %вес и нанотрубок свыше 2 %вес в
композитах появляются существенные неоднородности и дефекты.
Исследовано влияние наноуглеродных добавок на транспортные свойства в процессах
первапорации. Установлено, что добавка фуллерена С60 увеличивает селективность и
проницаемость мембран в 1.5 и 2 раза, соответственно, при разделении смеси
метанол/циклогексан, а добавка нанотрубок – смеси метанол/метил-трет-бутиловый эфир
(МТБЭ). Модифицированные наноуглеродными добавками ПА мембраны могут быть
предложены для очистки МТБЭ, которую используют в качестве присадки, повышающей
октановое число бензина.
Рис.7. Свойства асимметричных мембран ПА, модифицированного углеродными добавками (5 %):
слева - поток Q∙(10-4 cм/сек атм) воды (1) и водного раствора смеси белков (2) через мембраны;
справа - степень восстановления потока воды (FRR) в режиме ультрафильтрации (1) и статической
сорбции (2).
Основные публикации:
 Penkova A., Toikka A., Kostereva T., Sudareva N., Polotskaya G.
Structure and transport properties of fullerene – polyamide membranes.
Fullerenes, Nanotubes, and Carbon Nanostructures. 2008. V. 16. P. 398-401.
 Pulyalina A.Yu., Polotskaya G.A., Suschenko I.G., Meleshko T.K., Kalyuzhnaya
L.M., Toikka A.M.
Pervaporation membranes based on composites of polyimide with polyaniline or
its copolymer.
Desalination and water treatment. 2010. V. 14. P. 158-164.
 Penkova A.V., Polotskaya G.A., Gavrilova V.A., Toikka A.M., Liu J.C., Trchová
M., Šlouf M., Pientka Z.
Polyamide membranes modified by carbon nanotubes and their application to
pervaporation. Separation Science & Technology. 2010. V. 45. P. 35-41.
 Polotskaya G.A., Penkova A.V., Pientka Z., Toikka A.M.
Polymer membranes modified by fullerene C60 for pervaporation of organic
mixtures.
Desalination and Water Treatment. 2010. V. 14. P. 83-88.
 Penkova A.V., Pientka Z., Polotskaya G.A.
MWCNT/poly(phenyleneisophtalamide) nanocomposite membranes for
pervaporation of organic mixtures.
Fullerenes, Nanotubes, and Carbon Nanostructures. 2011.V.19. P.137-140.
Исследование фазовых переходов в термотропных
жидкокристаллических полимерах методом статистической обработки
поляризационно-оптических изображений с использованием
компьютерной программы.
Исполнители:
д.ф.м..н. С.В.Бронников,
к.х.н. С.В.Костромин
Методом ДСК исследованы фазовые переходы в жидкокристаллических полимерах полипара-оксигексаметиленбензилиденанизине (ПАз6) и поли-пара-оксинонаметиленбензилиденанизине (ПАз9), отличающихся числом метиленовых групп (6 и 9, соответственно)
в спейсере: кристалл – смектический жидкий кристалл (111°С для ПAз6 и 60°С для ПАз9) и
смектик - нематик (154°С для ПAз6 и 110°С для ПАз9). Процесс фазового разделения при
переходе изотропного расплава в нематическую фазу регистрировали методом
поляризационной микроскопии с использованием цифровой фотокамеры. С помощью
компьютерной обработки полученных изображений были построены статистические
распределения нематических капель по размеру (Рис. 8). Обнаружены две стадии кинетики
роста нематической фазы: на первой стадии происходит формирование и быстрый рост
капель, а на второй - увеличение размера капель происходит за счет их слияния
(коалесценции); при этом скорость роста размера капель замедляется.
t=0 s
t = 70 s
Модель обратимой
агрегации
0,25
t = 130 s
0,35
0,35
0,30
0,30
0,25
0,25
t = 70 s
T = 182 C
a = 0.00073
u = 0.046
<d> = 7.00 m
0,10
0,05
Frequency
0,15
Frequency
0,20
Frequency
 su0 
h( s )  as 2 exp  

 kT 
t = 126 s
0,20
t = 126 s
T = 165 C
a = 0.000675
u = 0,035
<d> = 10.99 m
0,15
0,10
0,05
0
100
200
300
2
Droplet area s / m
400
0,20
t = 130 s
T = 164 C
a = 0.00051
u = 0.03
<d> = 11.29 m
0,15
0,10
0,05
0,00
0,00
Рис. 8. Кинетика роста
упорядоченной фазы при
фазовом переходе
изотропного расплава ЖК
полимеров в анизотропную
ЖК фазу.
0
100
200
300
400
500
2
Droplet area s / m
600
700
0,00
0
200
400
Droplet area s / m
600
2
800
Основные публикации:
 Bronnikov S., Zuev V.
Kinetics of the ordered phase growth in alkylene-aromatic dimers across the phase
transition from isotropic to nematic state.
Soft Mater., 2008, v.6, N1, p.15-24.
 Bronnikov S., Racleş C., Cozan V. Kinetics of the nematic phase growth across the
isotropic- nematic phase transition in polymer dispersed liquid crystals.
Liq. Cryst., 2009, v.36, N3, p.319-328.
 Bronnikov S., Kostromin S., Zuev V.V.
Kinetics of the isotropic-nematic phase transition in melted multi-component liquid
crystal mixture upon cooling.
Phase Transitions, 2010, v.83, N4, p.302-310.
 Костромин С.В., Бронников С.В.. Зуев В.В.
Кинетика формирования капсулированных полимером жидких кристаллов в
жидкокристаллической полимерной матрице.
Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2011. Т. 53. №4. С.553-559.
 Kostromin S., Bronnikov S., Perju E., Cozan V.
Kinetics of the ordered phase growth across the isotropic-nematic phase transition
in liquid crystal azomethine polymers during cooling
Journal of Macromolecular Science. Part B: Physics. 2012. V. 51. No 11. Р.21052112.
Лаборатория физической химии полимеров
Список аспирантов и студентов, участвующих в исследованиях.
1. Власов П.В., аспирант ИВС РАН, 2011-2014 гг.
Руководитель – д. ф.-м.н., проф. Г.К.Ельяшевич
2. Подшивалов А.В.- аспирант СПбНИУ ИТМО, 2012 – 2014 гг.
Соруководитель - Бронников С.В.
3. Быховцова Ю.В., аспирант Института химии УрО РАН, Сыктывкар, 2009 - 2012 гг.
Соруководитель – д.х.н. Н.Е.Котельникова
Лаборатория физической химии полимеров
Список молодых сотрудников до 33 лет.
1
Курындин
Иван Сергеевич
н.с.
к.ф.-м.н.
2
Дмитриев
Иван Юрьевич
н.с.
к.ф.-м.н.
3
Смирнов
Михаил Александрович
н.с.
к.х.н.
4
Костромин
Сергей Васильевич
н.с
к.х.н.
Приборная база:
Лаборатория физической химии полимеров
• Установка по переработке пластмасс фирмы CAMIL (Франция)
• Установка для формования волокон и пленок, включающая лабораторный экструдер фирмы SCAMIA (Франция).
• Машина разрывная для определения механических характеристик полимерных материалов 2166 Р5 (Точприбор, г.Иваново, Россия).
• Универсальный прибор для механических и термомеханических испытаний полимерных волокон и пленок, модель УМИВ-3 (Точприбор,
г.Иваново, Россия).
• Установка для контролируемого синтеза проводящих полимеров с компьютерной записью информации (ИВС РАН).
• Установка для определения угла смачивания методом «сидячей капли» с компьютерной регистрацией и цифровой обработкой изображения
(ИВС РАН).
• Фильтрационная ячейка для измерения проницаемости мембран по протеканию жидкости и определения размера пор.
• Ячейка для разделения водно-органических и органических смесей (ИВС РАН).
• Ячейка для измерения характеристик первапорационных мембран (ИВС РАН).
• Установка для измерения электропроводности полимерных пленок в постоянном токе (ИВС РАН).
• Установка для измерения скорости распространения и коэффициента затухания УЗК, модель УТМ-4Ю (СКБ при Отделе теплофизики АН УзССР,
Ташкент).
• Приборы для измерения скорости ультразвука в волокнах и пленках ГСП УК-10ПМ и. ГСП УК-22ПМ..
• Установка для измерения динамических механических характеристик полимерных материалов (ИВС РАН).
• Прибор для определения температуры плавления SMP-20K (Швейцария).
• Кондуктометр Анион-410К (Новосибирск, Россия).
• PH-метр/иономер Анион-4108 (Новосибирск, Россия).
• Капиллярная динамо-оптическая установка для исследования течения растворов в продольном гидродинамическом поле (ИВС РАН).
• Ротационные вискозиметры Реотест-2 (Германия)- 3 шт.
• Капиллярные вискозиметры Уббелоде (ИВС РАН) – 2 шт.
• Спектрофотометр UV-VIS (SPECORD M40) (Германия).
• Спектрометр СФ-2000 (ОКБ «Спектр», СПб, Россия)
• Микроскоп BIOLAR (Польша).
• Многофункциональные высокоточные весы A&D GX-200 (Япония) и ВЛ-210 (Госметр, Россия)
• Кондуктометр WTW CondLevel-1 (Германия).
• Вакуумная сорбционная установка с кварцевыми весами Мак-Бена (ИВС РАН).
• Установка для измерения электропроводимости (ИВС РАН)
• Сорбтометр-М, Институт катализа РАН, Россия
• Импедансметр, ООО «Элинс», Россия
• Рефрактометр ИРФ-454Б2М, Россия
• Потенциоостат-гальваностат P-4, ООО «Элинс», Россия
• Термоанемометр ДТ-318
• Цифровой регистратор температуры и влажности ДТ-172
• Электронные регуляторы температуры ТП-400 (8 шт) (НПК «Варта», Санкт-Петербург).
• Оргтехника (компьютеры, принтеры, сканер, копир).
Подготовка кадров
Лаборатория физической химии полимеров
Защита дипломной работы:
1. Левина Е.Е., СПб гос. технологический институт (технический университет),
факультет технологии органического синтеза и полимерных материалов, кафедра химической технологии пластмасс,
2009 г.
Руководитель – д. ф.-м.н., проф. Г.К.Ельяшевич
2. Зайнуллина Д.Ж., СПб гос. технологический институт (технический университет), факультет технологии органического
синтеза и полимерных материалов, кафедра химической технологии пластмасс, 2009 г.
Руководитель – д. ф.-м.н., проф. Г.К.Ельяшевич
3. Шлыков А.А. - Санкт-Петербургский государственный университет (технический университет) растительных
полимеров, 2010 г.
Руководитель - Бронников С.В.
4. Тюленева Т.Д. - Санкт-Петербургский государственный университет (технический университет) растительных
полимеров, 2012 г.
Руководитель - Бронников С.В.
Защита магистерской диссертации:
1. Чистяков П.А. Санкт-Петербургский государственный университет (технический университет) растительных
полимеров, 2009 г.
Руководитель - Бронников С.В.
2. Акуленко В.С., Санкт-Петербургский государственный университет (технический университет) растительных
полимеров 2011 г.
Руководитель - Бронников С.В.
Защита кандидатской диссертации:
1. Насонов А.Г., Санкт-Петербургскй университет растительных
полимеров, 2009..
Руководитель – С.В.Бронников
2. Олифиренко А.С., ИВС РАН, 2011,.
Руководитель – д. ф.-м.н., проф. Г.К.Ельяшевич
3. Костромин С.В., Санкт-Петербургский университет растительных
полимеров, 2011.
Руководитель – С.В.Бронников
4. Михаилиди А.М., СПбГУ технологии и дизайна, 2010.
Соруководитель – д.х.н. Н.Е.Котельникова
Лаборатория физической химии полимеров
Количество публикаций и патентов за период 2008-2012 гг.
В российских журналах
В иностранных журналах
В сборниках
Патенты
-
67
38
34
12
Участие в российских и международных конференциях:
всего 227 докладов
Устные доклады
Стендовые сообщения
- 53
-174
Гранты
Лаборатория физической химии полимеров
1. Грант РФФИ № 07-03-00177а
«Изотропные и ориентированные полимерные системы, обладающие электропроводящими и пьезоэлектрическими
свойства, на основе гидрогелей и пористых пленок» (2007-2009)
Руководитель Г.К.Ельяшевич
2. Грант РФФИ 10-03-00421-а: Электро-, фото- и рН-управляемые наноструктурированные композиционные системы,
содержащие в качестве активных компонентов проводящие полимеры, жидкие кристаллы и гидрогели на пористой
матрице (2010-2012)
(Руководитель – Г.К.Ельяшевич).
3. Грант РФФИ № 09-03-12234-офи_м
«Разработка и создание новых фото- и электроуправляемых наноструктурных материалов на основе пористых пленок
полиэтилена, модифицированных жидкими кристаллами и фотохромными соединениями» (2009 -2010)
Руководитель В.П.Шибаев (МГУ), исполнители от лаб.№ 19 Г.К.Ельяшевич, Е.Ю.Розова, И.С.Курындин
4. Грант РФФИ №11-03-12054-офи-м: «Разработка научных принципов создания новых фотоуправляемых актюаторов и
хемосенсорных гибридных жидкокристаллических композитов на основе наноструктурированных пористых пленок
полиолефинов, жидких кристаллов и фотохромных краунсодержащих соединений, способных к комплексообразованию
с ионами металлов». 2011-2012, руководитель – В.П.Шибаев (МГУ), исполнители от лаб.№ 19 Г.К.Ельяшевич,
Е.Ю.Розова, И.С.Курындин
5. Грант РФФИ
№ 06-08-00195-и
«Кинетика фазовых переходов в многокомпонентных жидкокристаллических системах»
(2006-2008)
Руководитель С.В.Бронников
6. Грант РФФИ № 10-03-08072, 2010, Участие в работе Международной конференции “i-PolyMat 2010, 25 years of
Rolduc Polymer Meetings”
(Руководитель – Г.К.Ельяшевич).
7. Грант РФФИ
№ 08-03-08188-з
Участие в 42-м Всемирном полимерном конгрессе МАКРО-2008, 2008
(Тайвань, Тайбэй)
Руководитель С.В.Бронников
8. Грант РФФИ
№09-08-08094-з
Участие в 3-ей Международной конференции "Работоспособность, надежность и разрушение", 2009 (Португалия,
Порту)
Руководитель С.В.Бронников
9. Грант РФФИ
№ 07-03-91681-РА (совместно с Румынской академией)
«Синтез и исследование новых полимерных и супрамолекулярных структур» (2007-2009)
Руководитель С.В.Бронников
10. Грант РФФИ № 09-03-05020-б «Развитие МТБ для проведения исследований по области знаний 03 с целью
изучения деформационных и механических свойств полимерных систем» (2009)
Руководитель Е.Ф.Панарин, исп. от лаб.№ 19 Г.К.Ельяшевич
11. Грант РФФИ № 06-03-32493а
«Моделирование процесса испарения через мембрану: методы неравновесной термодинамики и топологического
анализа» (2006-2008)
Руководитель А.М.Тойкка (СПбГУ), исполнитель от лаб.№ 19 Г.А.Полоцкая
12. Грант РФФИ № 09-03-00812а
«Процессы испарения в реакционной и мембранной системах при расслоении жидкой фазы» (2009-2011)
Руководитель А.М.Тойкка (СПбГУ), исполнитель от лаб.№ 19 Г.А.Полоцкая
13. Целевая программа Президиума РАН «Поддержка молодых ученых» (раздел “Поддержка деятельности институтов
РАН по привлечению талантливой молодежи к научной работе”) 2008, 2009
Руководитель С.В.Бронников
14. Научная программа Отделения химии и наук о материалах РАН «Создание и изучение макромолекул и
макромолекулярных структур новых поколений»
Проект: «Эффект самодопирования в электропроводящих сополимерах анилина и анилин-2-сульфоновой кислоты,
полученных химической окислительной сополимеризацией» (2009)
Руководитель Г.К.Ельяшевич
15. Программа фундаментальных исследований Президиума РАН: Фундаментальные науки – медицине. Проект:
«Универсальное раневое покрытие на основе нано-гель-пленок целлюлозы Acetobacter xylinum» (2008 г.)
Руководитель - Смыслов Р.Ю, исполнитель от лаб. № 19 - А.К.Хрипунов
16. Договор о сотрудничестве между ИВС РАН и СПбГТУРП в рамках деятельности НОЦ «Технологии создания и
модификации природных и синтетических полимеров и их физико-химические исследования»
(2010-2012)
Руководитель – С.В.Бронников.
17. Договор с СПбГТУРП о проведении работ по Программе Министерства образования и науки РФ «Разработка
инновационной технологии комплексной переработки древесины лиственницы с выводом на мировые рынки нового
вида товарной целлюлозы».№218.
(2011-2012)
Руководитель – Г.К.Ельяшевич
Признание заслуг коллектива
Лаборатория физической химии полимеров
Ельяшевич Г.К.
Присвоение звания профессора по специальности (2008 г.)
Котельникова Н.Е.
Премия Издательства "Springer" за статьи, опубликованные в журнале «Высокомолекулярные соединения» за 2010 г. и
имеющие максимальное число обращений на сайте английской версии журнала (2010 г.)
Хрипунов А.К.
Диплом на «10-м Международном Московском салоне инноваций и инвестиций», 2010 г.
Хрипунов А.К.
Грамота за 1-ое место и золотая медаль по секции № 6 « Медицина и биология» Всероссийского форума
изобретателей, 2010 г.
Курындин И.С.
Диплом за активное участие в работе Международной научной конференции "Современные тенденции развития химии
и технологии полимерных материалов". Санкт-Петербург. 12-15 ноября 2012 г.
Дмитриев И.Ю.
Диплом за активное участие в работе Международной научной конференции "Современные тенденции развития химии
и технологии полимерных материалов". Санкт-Петербург. 12-15 ноября 2012 г.
Власов П.В.
Диплом за активное участие в работе Международной научной конференции "Современные тенденции развития химии
и технологии полимерных материалов". Санкт-Петербург. 12-15 ноября 2012 г.
Ельяшевич Г.К..
Почетная грамота Президента РАН и Профсоюза работников РАН, “За многолетний добросовестный труд и в связи с
60-летием Учреждения Российской академией наук Института высокомолекулярных соединений РАН, 2008 г.
Диплом II степени с вручением серебряной медали Конкурса «Лучший инновационный проект и лучшая научнотехническая разработка года» на Петербургской технической ярмарке за разработку «Микропористые мембранные
пленки из полиолефинов» (выполнена Ельяшевич Г.К., Розовой Е.Ю. и Курындиным И.С.) присужден ИВС РАН 2013 г.
Лаборатория физической химии полимеров
Преподавательская деятельность
СПб гос. технический университет растительных полимеров (СПБГТУРП),
Д.ф.-м.н., проф. Бронников С.В.):
Лекционные курсы:
1. Химия и физика полимеров”
2. Основы проектирования и оборудования производств полимеров
3. Механические свойства полимеров
4. Структура и морфология полимеров
Международная деятельность
Лаборатория физической химии полимеров
Участие в программах международного сотрудничества:
1. Программа сотрудничества Российской академии наук и Словацкой Академии наук между ИВС РАН и
Институтом полимеров САН « Полимерная матрица полиэтиленовых пористых пленок,
модифицированная плазменным разрядом».
(2007-2009, Руководитель от ИВС РАН – Г.К.Ельяшевич)
2. Программа сотрудничества Российской академии наук и Академии наук Чешской Республики между
ИВС РАН и ИМХ АН ЧР «Наноразмерные структурные формы электроактивных полимеров в
многокомпонентных системах на пористых пленках полиэтилена и поливинилиденфторида».
(2006-2008, руководитель – Г.К.Ельяшевич)
3. Программа сотрудничества Российской академии наук и Академии наук Чешской Республики между
ИВС РАН и ИМХ АН ЧР «Хитиновые нановолокна в хитозановых и полиэтиленовых плёнках:
морфология, стабильность, функциональные cвойства».
(2009-2011, руководитель – Г.К.Ельяшевич).
4. Программа сотрудничества Российской академии наук и Академии наук Болгарии (Институт
полимеров Академии наук Болгарии) на тему: «Исследование полимерных композиционных систем на
основе пористых и ориентированных пленок поливинилиденфторида с проводящим слоем
полианилина»
(2009-2011, руководитель – Г.К.Ельяшевич).
5. Двухсторонняя программа сотрудничества между Республикой Словения в лице Cловенского
исследовательского агентства и Российской Федерацией в лице РАН «Изотропные и ориентированные
электроактивные полимерные системы на основе гидрогелей и пористых пленок.» (ARRS-BI-RU/10-11015). (участники - ИВС РАН и Университет Любляны.
(2010-2011, руководитель от ИВС РАН – Г.К.Ельяшевич),.
6. Двухсторонняя программа сотрудничества между Республикой Словения в лице Cловенского
исследовательского агентства и Российской Федерацией в лице РАН «Структура, морфология и
свойства пористых пленок полиолефинов, полимерных гидрогелей и их композитов» ARRS-BI-RU/12-13032 (участники - ИВС РАН и Университет Любляны.
(2012-2013, руководитель от ИВС РАН – Г.К.Ельяшевич),
7. Программа сотрудничества Российской академии наук и Академии наук Чешской Республики
между ИВС РАН и ИМХ АН ЧР «Получение и охарактеризование хитозанов с новой
функциональностью для модификации полимерных подложек, используемых в мембранных
процессах и хроматографическом разделении». тема № 24.
(2012-2014, руководитель – Г.К.Ельяшевич).
8. Программа сотрудничества Российской академии наук и Академии наук и искусств Словении
между ИВС РАН и Университетом Любляны (факультет естественных наук и технологий) «Структура и
свойства полимерных пористых пленок, сильно набухающих гидрогелей и их композитов»
(2012-2014, руководитель – Г.К.Ельяшевич).
9. Программа сотрудничества Российской академией наук и Румынской академией. Между ИВС РАН
и ИМХ РА «Полимерные нанокомпозиты для высокотехнологичных приложений»
(2012-2014, руководитель – С.В.Бронников).
10. Программа сотрудничества Российской академией наук и Академии наук ЧР между ИВС РАН и
ИМХ АНЧР по проекту «Композитные мембраны на основе наноструктурированных полимеров».
(2009-2011, руководитель – Г.А.Полоцкая)
11. Программа сотрудничества Российской академией наук и Академии наук ЧР между ИВС РАН и
ИМХ АН ЧР по проекту «Полимерные нанокомпозитные мембраны для газоразделения и
первапорации».
(2012-2014, руководитель – Г.А.Полоцкая).
12. Сотрудничество в области разработки технологии производства полиэтиленовых и
полипропиленовых сепараторов для литиевых батарей с компанией «Линхан», Китай.
(2011, руководитель – Г.К.Ельяшевич).
Участие в работе международных научных организаций:
1. Ельяшевич Г.К. - член редакционной коллегии журнала “Smart Nanocomposites”.
2. Котельникова Н.Е. - член международной организации Euro Science.
3. Котельникова Н.Е. - член редакционной коллегии журнала “Cellulose Chemistry and Technology”.
Лаборатория физической химии полимеров
Участие в деятельности научных советов и обществ
Бронников С.В.:
1. Диссертационный совет Д 212.231.02 при СПбГТУРП по специальностям
02.00.03 (органическая химия) и 02.00.04 (физическая химия).
2. Диссертационный совет при ИВС РАН по специальности 02.00.06
(высокомолекулярные соединения)
Ельяшевич Г.К.:
1. Диссертационный совет при ИВС РАН по специальности 02.00.06
(высокомолекулярные соединения)
2. Ученый совет ИВС РАН.
Котельникова Н.Е.:
1. Член Санкт-Петербургского союза ученых.
2. Член редакционной коллегии журнала «Экологическая химия».
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ