ЛАБОРАТОРИЯ ХИМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ ПОЛИМЕРОВ
Заведующий - к.х.н., Ломакин Сергей Модестович
Телефон: +7499-939-71-79
Ломакин С. М. - выпускник МГУ (химический факультет) (1976), кандидат хим. наук (1987, научные руководители - д.х.н., профессор Р.М. Асеева и д.х.н., профессор Г.Е. Заиков). Работает в ИБХФ РАН с момента основания института в 1996 г., до этого времени работал в ИХФ АН СССР / РАН, начиная с 1976 г. С 1991 по 1997 г. Ломакин С.М. работал по приглашению (guest researcher) в Национальном Институте Стандартов и Технологий (NIST, BFRL) США.
Ломакин С.М. является автором двух монографий и более 130 печатных публикаций в отечественных и иностранных журналах и издательствах. Под руководством Ломакина С.М. защищены две кандидатские диссертации по специальностям химия высокомолекулярных соединений: Шепталин Р.А. (Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева) – 2005 г. И Рахимкулов А.Д. (ИБХФ РАН) – 2010 г., а также выполнено 7 дипломных работ (1998 – 2014 гг.).
Области научных интересов - химическая физика, химическая кинетика, термический анализ, термо-и термоокислительная деструкция высокомолекулярных соединений, горение полимеров и антипирены, полимерное материаловедение, полимерные нанокомпозиты, экоматериалы и биополимеры на основе возобновляемого сырья.
Основные направления исследований
- Физико-химические аспекты процессов ингибирования горения полимерных материалов, озонного старения полимеров, гидролитической стойкости полимеров, действия ингибиторов в процессах старения полимеров, многокомпонентного переноса низкомолекулярных веществ в полимерах.
- Разработка новых экологически безопасных полимерных композиций пониженной горючести, включая полимерные нанокомпозиты.
- Физико-химические закономерности действия агрессивных газовых сред на высокомолекулярные соединения и материалы, изготовленные на их основе.
- Создание принципиально-нового поколения полимерных экоматериалов на основе возобновляемого сырья, с высокими прочностными и термическими характеристиками.
- Поиски новых путей в создании антиозонантов.
С момента создания лаборатории химической стойкости полимеров под руководством д.х.н., проф. Заикова Г. Е. в конце 60-х годов прошлого века основное внимание уделялось изучению химической стойкость полимеров в агрессивных средах. Исследования в тот период времени были сфокусированы на изучении механизмов распада химически нестойких связей в различных полимерах, диффузии агрессивных сред в полимерах, макрокинетики распада, влиянии агрессивных сред на механические свойства полимеров [Ю. В. Моисеев, Г. Е. Заиков, Химическая стойкость полимеров в агрессивных средах, Химия, 1979, 278 с.] Научные исследования в области полимеров проводились по таким направлениям, как термическая деструкция, окисление, озонолиз [Разумовский С.Д. Кислород. Элементарные формы и свойства, М. Химия. с. 280, 1978, Razumovskii S.D., Zaikov G.E. Kinetiсs and Mechanism of Ozone Reactions with Organic Compounds, Amsterdam, Elsevier, p. 314, 1984], термическая деструкции и горение полимеров и композиционных материалов, а также поискам путей предотвращения процессов старения и горения. [Горение полимерных материалов, Р. М. Асеева, Г. Е. Заиков; отв. ред.: Н. М. Эмануэль; АН СССР, ИХФ . – М.: Наука, 280 с., 1981, Lomakin S.M, Zaikov G.E, Modern Polymer Flame Retardancy, VSP Int. Sci. Publ. Utrecht, Boston, 274, 2003, Lomakin S.M., Zaikov G.E. Polymeric Flame Retardants: Problems and Decisions, Handbook of Environmental Degradation of Materials, Myer Kutz Ed., William Andrew publ. p. 243-259 (2005)]. В начале 2000-х годов в лаборатории получило развитие актуальное направление фундаментальных и прикладных исследований – создание полимерных нанокомпозитов как перспективного класса современной полимерной химии. Проведенные исследования поведения полимерных нанокомпозиционных материалов в условиях термодеструкции и горения показали эффективность комплексного использования нанонаполнителей для создания огнестойких полимерных материалов [Ломакин С.М., Заиков Г.Е., Полимерные нанокомпозиты пониженной горючести на основе слоистых силикатов, Высокомолекулярные Соединения, сер. Б (обзор), т.47, 1, с. 104-120 (2005). С.М. Ломакин, И.Л. Дубникова, С.М. Березина, Г.Е. Заиков. Термическая деструкция и горение нанокомпозита полипропилена на основе органически-модифицированного слоистого алюмосиликата. Высокомолекулярные соединения, сер. А, т.47, 12, с.1-16 (2005)., Lomakin S.M., Novokshonova L.A., Brevnov P.N., Shchegolikhin A.N, Thermal properties of polyethylene / montmorillonite nanocomposites prepared by intercalative polymerization, J Mater Sci 43,1340–1353 (2008)., Lomakin S.M., Dubnikova I.L., Shchegolikhin A.N, Zaikov G.E., Kozlowski R., Gyeong-Man Kim and. Michler G.H, Thermal Degradation and Combustion of the Polyethylene/clay Nanocomposite Prepared by Melt Intercalation, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 94, 3, 719 (2008), Rakhimkulov A.D., Lomakin S.M., Dubnikova I. L., Davidov E.Ya., Kozlowski R. The effect of multiwalled carbon nanotubes addition on the thermo-oxidative decomposition and flammability of PP/MWCNT nanocomposites, J Mater Sci, 45, 635-640 (2010)]. Модельные кинетические исследования термической деструкции полимерных нанокомпозитов позволили прогнозировать понижение горючести (скорости тепловыделения) нанокомпозитов по сравнению с исходными полимерами, что было неоднократно подтверждено экспериментальными результатами по изучению горючих характеристик материалов [С.М. Ломакин, И.Л. Дубникова, С.М. Березина, Г.Е. Заиков. Термическая деструкция и горение нанокомпозита полипропилена на основе органически-модифицированного слоистого алюмосиликата. Высокомолекулярные соединения, сер. А, т.47, 12, с.1-16 (2005), Lomakin S.M., Dubnikova I.L., Shchegolikhin A.N, Zaikov G.E., Kozlowski R., Gyeong-Man Kim and. Michler G.H, Thermal Degradation and Combustion of the Polyethylene/clay Nanocomposite Prepared by Melt Intercalation, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 94, 3, 719 (2008).]
В контексте решения общей задачи лаборатории по поиску новых экологически-безопасных антипиренов и материалов пониженной горючести, в последние годы большой интерес вызывают фундаментальные и прикладные исследования изучения механизма действия нового класса экологически-безопасных антипиренов и полимерных экоматериалов на основе возобновляемого сырья (биомасса, лигнин, полисахара) [Sakharov, A.M., Sakharov, P.A, Lomakin, S.M., Zaikov, G.E. Novel Class of Eco-Flame Retardants. Chapter 7, Polymer Green Flame Retardants ed. By D. Papaspyrides, Elsevier, 2014].
Состав лаборатории
Арцис Марина Израйлевна, с.н.с., к.х.н.;
Вайнштейн Эдуард Фридрихович, в.н.с., д.ф.-м.н., профессор;
Володькин Александр Александрович, в.н.с., д.х.н.;
Заиков Геннадий Ефремович, гл.н.с., д.х.н., профессор;
Зимина Лидия Александровна, н.с.;
Константинова Марина Львовна, н.с.;
Ломакин Сергей Модестович, зав. лаб., к.х.н.;
Мадюскина Лариса Львовна, н.с.;
Подмастерьев Вячеслав Васильевич, с.н.с., к.х.н.;
Разумовский Станислав Дмитриевич, гл.н.с., д.х.н., профессор.
15-избранных публикаций
Разумовский С.Д. Кислород. Элементарные формы и свойства, М. Химия. с. 280, 1978.
Razumovskii S.D., Zaikov G.E. Kinetiсs and Mechanism of Ozone Reactions with Organic Compounds, Amsterdam, Elsevier, p. 314, 1984.
Gilman J. W., Lomakin S.M, Kashiwagi T. VanderHart D. L. Nagy V., Characterization of Flame-retarded Polymer Combustion Chars by Solid-state 13C and 29Si NMR and EPR, Fire and Materials, 22,2, 61–67 (1998).
Gilman, J. W., Kashiwagi, T., Lomakin, S. M., Giannelis, E. P., Manias, E. Flammability Studies of Polymer Layered Silicate Nanocomposites. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD Cornell Univ., Ithaca, NY Federal Aviation Administration, Washington, DC Materials and Process Affordability Keys to the Future. SAMPE Symposium and Exhibition, 43rd International Proceedings. Volume 43. Book 1 of 2 Books. Society for the Advancement of Material and Process Engineering (SAMPE). May 31-June 4, 1998, Anaheim, Ca, Kliger, H.S., Rasmussen, B., Pilato L. A. and Tolle, T. B., Editors, p.1053-1066 (1998)
- Camino,S.M. Lomakin, M. Lazzari, Polydimethylsiloxane thermal degradation part 1. Kinetic aspects Polymer, 42, p. 2395–2402, (2001).
- Camino, S.M. Lomakin, M. Lageard, Thermal polydimethylsiloxane degradation. Part 2. The degradation mechanisms, Polymer, 43, p. 2011–2015, (2002).
- Camino, and S.M. Lomakin, Intumescent materials, Ch.10 in Fire Retardant Materials, A.R. Horrocks, D. Price Editors, Woodhead Publishing Ltd, p. 318-354 (2002)
Lomakin S.M, Zaikov G.E, Modern Polymer Flame Retardancy, VSP Int. Sci. Publ. Utrecht, Boston, 274, 2003.
Lomakin S.M., Zaikov G.E. Polymeric Flame Retardants: Problems and Decisions, Handbook of Environmental Degradation of Materials, Myer Kutz Ed., William Andrew publ. p. 243-259 (2005)
Ломакин С.М., Заиков Г.Е., Полимерные нанокомпозиты пониженной горючести на основе слоистых силикатов, Высокомолекулярные Соединения, сер. Б (обзор), т.47, 1, с. 104-120 (2005).
С.М. Ломакин, И.Л. Дубникова, С.М. Березина, Г.Е. Заиков. Термическая деструкция и горение нанокомпозита полипропилена на основе органически-модифицированного слоистого алюмосиликата. Высокомолекулярные соединения, сер. А, т.47, 12, с.1-16 (2005).
Lomakin S.M., Novokshonova L.A., Brevnov P.N., Shchegolikhin A.N, Thermal properties of polyethylene / montmorillonite nanocomposites prepared by intercalative polymerization, J Mater Sci 43,1340–1353 (2008).
Lomakin S.M., Dubnikova I.L., Shchegolikhin A.N, Zaikov G.E., Kozlowski R., Gyeong-Man Kim and. Michler G.H, Thermal Degradation and Combustion of the Polyethylene/clay Nanocomposite Prepared by Melt Intercalation, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 94, 3, 719 (2008).
Rakhimkulov A.D., Lomakin S.M., Dubnikova I. L., Davidov E.Ya., Kozlowski R. The effect of multiwalled carbon nanotubes addition on the thermo-oxidative decomposition and flammability of PP/MWCNT nanocomposites, J Mater Sci, 45, 635-640 (2010).
Lomakin S. M., Rogovina S. Z. Grachev, A. V.Prut, E. V., Alexanyan, Ch. V. Thermal degradation of biodegradable blends of polyethylene with cellulose and ethylcellulose. Thermochimica Acta. Volume: 521 Issue: 1-2 Pages: 66-73 (2011).
Розенфельд М.А., Разумовский С.Д., Щеголихин А.Н., Константинова, М.Л., Сультимова Н. А., Наглер Л.Г., Бычкова А.Б., Леонова В.Б. О природе активных промежуточных частиц в процессах инициированного озоном окисления фибриногеном, Докл. РАН РФ, т. 461. № 6. с. 729-32 (2015).
ЛАБОРАТОРИЯ ФИЗИКО-ХИМИИ КОМПОЗИЦИЙ СИНТЕТИЧЕСКИХ И ПРИРОДНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Заведующий - д.х.н. профессор Попов Анатолий Анатольевич
Телефон: (495) 939-79-33
email: popov@sky.chph.ras.ru
А.А. Попов – доктор химических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, специалист в области физико-химии высокомолекулярных соединений. Стажировка, дипломная практика, аспирантура, м.н.с., с.н.с., зав. лабораторией (1965-1994 г. ИХФ АН СССР), канд. хим. наук (1971, ИХФ АН СССР), доктор хим. наук (1989, ИХФ АН СССР), с 1995 по н/вр – ИБХФ РАН.
Основные направления исследований:
- Реакционная способность структурно напряженных органических систем-циклов и макромолекул. Экспериментальные и квантово-химическое изучение влияния структурных деформаций на кинетику и термодинамику химических реакций;
- Кинетические исследования термоокисления и хемилюминесценции полимеров и композиций на их основе;
- Исследования влияния внешних факторов (механических напряжений, химической модификации, окисления, примесей и добавок и др.) на структуру и молекулярную динамику полимеров и композиционных материалов;
- Разработка новых перспективных полимерных композиционных материалов с заданными свойствами.
Лаборатория физико-химии композиций синтетических и природных полимеров была создана в 1992 году. К числу важных научных направлений работы лаборатории является выяснение влияния структурных напряжений на кинетику химических реакций (А.А. Попов). Сопоставление кинетических закономерностей реакций циклических углеводородов и полимеров под нагрузкой позволило создать теорию реакционной способности напряженных полимеров. Показано экспериментально и теоретически обосновано явление как значительного ускорения, так и замедления химических реакций больших и малых молекул в зависимости от механизма процесса и вида структурных напряжений. Впервые проведена классификация химических реакций высокомолекулярных и модельных соединений по чувствительности к напряжениям.
В настоящее время на новом уровне, с привлечением квантово-химических подходов, продолжается исследование влияния структурных деформаций на реакционную способность молекул (А.В. Майоров, Э.А. Мамин). Найденные закономерности позволили впервые разработать экологически безопасную твердофазную механохимическую модификацию без использования растворителей (Ю.О. Андриасян, более 10 патентов). Установлена значительная роль структурных особенностей многокомпонентных полимерных систем на кинетику окислительных процессов (Л.С. Шибряева). Исследуются аномальные закономерности хемилюминесценции, сопровождающей фотоокисление полимеров, и возможности ее использования для исследования радикальных реакций в полимерах (А.Л. Марголин, ученик известного ученого В.Я. Шляпинтоха). В области ингибирующего окисления полимеров долгое время работали Н.Н. Колесникова и Т.В. Монахова, последователи научной школы известного ученого Ю.А. Шляпникова.
Накопленный опыт в области химических реакций, протекающих в полимерах, позволил сосредоточиться на создании полимерных композиционных материалах с заданными свойствами, включая экологически безопасные биоразлагаемые композиции на основе полиолефинов и природных соединений, а также на основе полигидроксиалканоатов - полигидроксибутирата, полилактида и др. (патент РФ №2540273 «Оксо-разлагающая добавка к полиолефинам» Луканина Ю.К., Хватов А.В., Королева А.В., Попов А.А., Колесникова Н.Н., патент РФ №2451697 «Биоразлагаемая композиция на основе полиэтилена и природных продуктов переработки древесины» Луканина Ю.К., Хватов А.В., Королева А.В., Попов А.А., Колесникова Н.Н., Пантюхов П.В. и др. Исследуются озоно-, масло-, бензостойкие композиции на основе эластомеров с различной полярностью (Н.М. Ливанова), полимеры медицинского назначения (Ю.В. Тертышная), нанокомпозиты на основе полиолефинов и различных форм углерода: фуллеренов, графита, графена (Т.В. Монахова, А.Л. Марголин совместно с ИХФ РАН), волокон, нетканых микро- и нановолокнистых материалов (С.Г. Карпова, А.А. Ольхов совместно С ИХФ РАН).
Большое внимание сотрудники лаборатории уделяют работе с научной молодежью. Было создано несколько базовых кафедр, осуществляется тесная связь с вузами, в частности МФТИ, МИТХТ им. М.В. Ломоносова, РХТУ им. Д.И. Менделеева, РЭУ им. Г.В. Плеханова. Студенты проходят стажировку, выполняют дипломные работы. В лаборатории ведется активная работа с аспирантами.
Состав лаборатории
Андриасян Ю.О., вед. н.с., д.х.н.;
Вязовая Н.В., н.с.
Григорьевна Е.А., м.н.с.;
Зыкова А.К., инженер-исслед.;
Карпова С.Г., с.н.с., к.х.н.;
Колесникова Н.Н., с.н.с., к.х.н.;
Королева А.В., инженер-исслед.;
Ливанова Н.М., с.н.с., к.х.н.;
Луканина Ю.К., н.с., к.х.н.;
Майоров А.В., н.с., к.х.н.;
Мамин Э.А., м.н.с., к.х.н.;
Марголин А.Л., вед. н.с., д.х.н.;
Масталыгина Е.Е., м.н.с.;
Михайлов И.А., н.с., к.х.н.;
Монахова Т.В., с.н.с., к.х.н.;
Овчинников В.А., н.с., к.х.н.;
Ольхов А.А., н.с., к.т.н.;
Пантюхов П.В., м.н.с. к.х.н.;
Попов А.А., зав. лаб., проф., д.х.н.;
Соловова Ю.В., м.н.с., к.х.н.;
Тертышная Ю.В., с.н.с., к.х.н.;
Хватов А.В., н.с., к.х.н.;
Шибряева Л.С., вед. н.с., проф., д.х.н.
Избранные публикации
- Крисюк Б.Э., Майоров А.В., Мамин Э.А., Овчинников В.А., Попов А.А. Механизм первичной стадии присоединения озона к галоидзамещённым этиленам. // Кинетика и Катализ.2015. Т.56. № 1.С. 1–9.
- Тертышная Ю.В., Ольхов А.А., Шибряева Л.С. Термоокисление и деструкция нетканого материала из поли-3-гидроксибутирата. // Химическая физика. 2015. Т. 34. № 5. С.81 – 87.
- E.E. Mastalygina, A.A. Popov, N.N. Kolesnikova, S.G. Karpova. Morphology, thermal behaviour and dynamic properties of the blends based on isotactic polypropylene and low-density polyethylene // International Journal of Plastics Technology, 2015. DOI 10.1007/s12588-015-9112-5.
- С.Г. Карпова, Ю.А. Наумова, Л.Р. Люсова, Е.Л. Хмелева, А.А. Попов. Анализ влияния растворителя на структурно-динамические характеристики в пленочном и нетканом материале на основе полиуретана, сополимера стирола с акрилнитрилом и их смесей. Высокомолекулярные соединения, 2015, № 3. Т.57. С.234.
- P. Pantyukhov, N. Kolesnikova, A. Popov. Preparation, Structure, and Properties of Biocomposites Based on Low Density Polyethylene and Lignocellulosic Fillers // Polym. Composites, 2014. DOI 10.1002/pc.23315
- Подзорова М.В., Тертышная Ю.В., Попов А.А. «Экологически безопасные пленки на основе поли-3-гидроксибутирата и полилактида» // Химическая физика. 2014. № 9. С. 57–64.
- Тертышная Ю.В., ШибряеваЛ.С. «Деструкция поли-3-гидроксибутирата и смесей на его основе под действием ультрафиолета и воды» // Высокомолекулярные соединения. 2013. Т.55., № 3., С.363.
- Крисюк Б.Э., Майоров А.В., Мамин Э.А., Попов А.А. Квантово-химическое исследование реакции присоединения озона к ацетилену. // Кинетика и Катализ.2013. Т.54. № 3.С. 303–309.
- С.В. Польщиков, П.М. Недорезова, Т.В. Монахова, А.Н. Клямкина, А.Н. Щеголихин, В.Г. Крашенинников, В.Е. Мурадян, А.А. Попов, А.Л. Марголин. Композиционные материалы на основе фуллеренов С60/С70 и полипропилена, полученные полимеризацией in situ // Высокомолекулярные соединения, 2013, т. 55, №5, с. 582-590
- Крисюк Б.Э., Майоров А.В., Мамин Э.А., Попов А.А. Расчет влияния деформации двойной связи в 1-хлорэтилене и 1,1-дихлорэтилене на скорость и механизм их реакции с озоном. // Кинетика и Катализ. 2013. Т.54. № 2. С. 1–9.
- П.М. Недорезова, А.В. Чапурина, А.Н. Клямкина, А.М. Аладышев, А.А. Попов, Л.С. Шибряева, Т.В. Монахова, А.Л. Марголин. Сополимеризация пропилена с винилциклогексаном на металлоценовом катализаторе. синтез, свойства, окисление полимеров // Высокомолекулярные соединения, B, 2011, т. 53, № 8, с. 1444–1452.
- А.Л.Марголин. Кинетика полихронной реакции с диффузией по спектру реакционных состояний // Кинетика и катализ, 2008,, т. 49, № 2, с. 173-178
- L.S. Shibryaeva, A.A. Popov and G.E. Zaikov. Termal Oxidation of Polymer Blends, Leiden, Boston, 2006, s.185
- A.L. Margolin, V.Ya.Shlyapintokh. Chemilumunescence of Isotactic Polypropylene Induced by UV irradiation // Polym. Deg. Stab., 1999, v. 66, No. 2, p. 279
- 14. A. Popov, N. Rapoport and G. Zaikov. Oxidation of stressed polymers, Gordon And Breach Science Publishers, New York, London, Paris, Tokyo, 1991, s.335.