Кафедра высокомолекулярных соединений

Химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова

Лаборатории

История

Учебные дела

Научно-популярные статьи

Конференции

Контакты

Лаборатория полимеризационных процессов

Lab photo 
 

История создания лаборатории:
Лаборатория была основана в 1955 г. До 1968 г. лабораторией руководил Виктор Александрович Кабанов. С 1969 по 1986 г.г. лабораторией заведовал профессор, д.х.н. Виталий Павлович Зубов, с 1987 по 2005 г.г. – профессор, д.х.н. Владимир Борисович Голубев.
С 2006 г. и по настоящее время заведующий лабораторией: доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Михаил Юрьевич Заремский

Научная тематика лаборатории всегда была связана с исследованием кинетики и механизма элементарных актов полимеризационных процессов. Важнейшие результаты и достижения лаборатории, полученные до конца 1980-х годов в сотрудничестве с ведущими академическими институтами:
- открытие и объяснение аномально быстрых низкотемпературных реакций полимеризации мономеров в твердом состоянии при фазовых превращениях стекло – кристалл и кристалл – кристалл (Ленинская премия, 1980 г.);
- открытие полимеризации ацетона, нитрилов по тройной CºN связи, полимеризации гетероциклов с раскрытием цикла
- разработка концепции комплексно-радикальной полимеризации виниловых и аллиловых мономеров как особой разновидности полимеризационных процессов, в которых комплексообразователи выступают в роли катализаторов или замедлителей элементарных стадий роста, обрыва и передачи цепи;
- разработка концепции чередующейся сополимеризации;
- разработка метода спиновых ловушек;
- разработка концепции полимеризации ионизующихся мономеров (премия АН СССР имени С.В. Лебедева)
- открытие спонтанной полимеризации 4-винилпиридина на матрицах полианионов – первый матричный синтез неприродного полимера.
С конца 1980-х г.г. в лаборатории начало развиваться новое направление, связанное с исследованием процессов псевдоживой радикальной полимеризации. Эта тематика стала определяющей в лаборатории. Первые работы были связаны с инифертерной полимеризацией. После этого было начато изучение полимеризации под действием нитроксильных радикалов. В настоящее время в лаборатории существуют две научные группы, которые развивают данное направление.

Основные направления научных исследований и структура лаборатории:
Макромолекулярный дизайн полимеров подразумевает контроль следующих параметров: архитектуры цепи – топологии макромолекул, регулярности макромолекул, характера распределения звеньев в цепи, молекулярно-массового распределения и концевых функциональных групп. В рамках полимеризационных процессов этого проще всего достичь использованием живой анионной полимеризации, однако ее применение ограничено функциональностью мономеров. Более привлекательными оказались процессы радикальной полимеризации, которые принято называть радикальной полимеризацией с обратимой деактивацией цепи или контролируемой, или псевдоживой радикальной полимеризацией. Официальная история ее открытия связана с появлением так называемых инифертеров в начале 80-х годов прошлого века. С того момента начался ренессанс радикальной полимеризации, который продолжается и спустя уже три десятка лет.
Эти процессы основаны на периодическом «оживлении» радикалов роста за счет реакций обратимого взаимодействия радикалов роста с добавками специальных низкомолекулярных соединений – агентов обратимого обрыва или передачи цепи. В результате, рост макромолекулы происходит ступенчато посредством чередования периодов “сна” и “жизни”. При достаточно большом числе повторений таких периодов радикальная полимеризация по своим закономерностям приближается к “живой” анионной полимеризации.
В зависимости от механизма активации и деактивации цепи различают процессы обратимого ингибирования (это инифертерная полимеризация, полимеризация под действием стабильных радикалов и спиновых ловушек), обратимого переноса атома (atom transfer radical polymerization), в которых используются соединения переходных металлов, вырожденной передачи цепи, частным случаем которой является полимеризация с обратимой передачей цепи по механизму присоединения – фрагментации, известная в зарубежной литературе как  RAFT, и обратимого комплексообразования (Reversible Complexation Mediated Living Radical Polymerization).
Лаборатория включает две научно-исследовательские группы:
1. группа под руководством д.х.н. М.Ю. Заремского занимается изучением закономерностей радикальной полимеризации с участием агентов обратимого обрыва цепи (полимеризация под действием нитроксильных радикалов, органоборанов) и полимеризации под действием катализаторов на основе меди (0) по механизму одноэлектронного переноса (Single-Electron Transfer, SET);
2. группа под руководством проф. Е.В. Черниковой занимается изучением закономерностей радикальной полимеризации по механизму обратимой передачи цепи (RAFT) и ее применением для синтеза макромолекул заданной архитектуры в условиях гомо- и гетерофазной полимеризации.

  • Научные исследования лаборатории поддерживаются грантами РФФИ и РНФ.
  • Лаборатория сотрудничает с академическими институтами РАН, с полимерными кафедрами российских ВУЗов и зарубежными университетами.
  • Сотрудники лаборатории активно взаимодействуют с российскими и зарубежными компаниями.

Контролируемая радикальная полимеризация
от хаоса                               к порядку
brown-0480Picture1

 
 

Список основных публикаций лаборатории за 2017-2019 г.г.:
2019

  1. Bekanova M.Z., Neumolotov N.K., Jablanovic A.D., Plutalova A.V., Chernikova E.V., Kudryavtsev Y.V. “Thermal stability of RAFT-based poly(methyl methacrylate): A kinetic study of the dithiobenzoate and trithiocarbonate end-group effect” //  Polymer Degradation and Stability, 2019. V. 164. p. 18-27.
  2. Bekanova M.Z., Neumolotov N.K., Jablanovic A.D., Plutalova A.V., Chernikova E.V. “Radical Substitution of the Dithiocarbonyl Group of Poly(methyl methacrylate) Obtained by Reversible Addition–FragmentationChain Transfer Polymerization” // Polymer Science, Series C, Maik Nauka/Interperiodica Publishing (Russian Federation), 2019. V. 61. №. 1. с. 188-199.
  3. Serkhacheva N.S., Prokopov N.I., Chernikova E.V., Kozhunova E.Yu., Lebedeva I.M., Borisov O.V. “Emulsifier-free RAFT emulsion polymerization of alkyl acrylates mediated by symmetrical trithiocarbonates based on poly(acrylic acid)” //  Polymer International, 2019. V. 68. №. 7. P. 1303-1314.
  4. Chalykh A.E., Nikulova U.V., Shcherbina A.A., Chernikova E.V. “Diffusion and Thermodynamics of Mixing of Polystyrene with Statistical Copolymers of Butyl Acrylate and Styrene” //  Polymer Science, Series A, Pleiades Publishing, Ltd (Road Town, United Kingdom), 2019. V. 61, №. 2. P. 175-185.

2018

  1. Zaremski M.Yu., Odintsova V.V., Plutalova A.V., Gurskii M.E., Bubnov Yu.N. “Reactions of Initiation and Reinitiation in Polymerization Mediated by Organoborane–Oxygen Systems” // Polymer Science, Series B, Pleiades Publishing, Ltd (Road Town, United Kingdom), 2018. V. 60. №. 2. P. 162-171.
  2. Zaremski M.Yu., Odintsovaa V.V., Bol’shakova A.V., Garina E.S., Gurskii M.E., Bubnov Yu.N. “Polymerization of Methyl Methacrylate in the Presence of Boroxyl Radicals. Synthesis of Block Copolymers” // Polymer Science, Series B, Pleiades Publishing, Ltd (Road Town, United Kingdom), 2018. V. 60. №. 4. P. 436-444.
  3. Litmanovich E.A., Bekanova M.Z., Shandryuk G.A., Chernikova E.V., Talroze R.V. “Macromolecules - ghosts” in dynamic light scattering analysis: An approach to study interaction between CdSe quantum dots and RAFTbased poly(methyl methacrylate)” // Polymer, 2018. V. 142. P. 1-10.
  4. Черникова Е.В., Прокопов Н.И., Кудрявцев Я.В. “Современная терминология полимеров: полимеризация и агрегация в дисперсных системах” // Высокомолек. соед. Cер. Б, 2018. Т. 60. №. 5. c. 427-434.
  5. Черникова Е.В., Прокопов Н.И., Кудрявцев Я.В. “Современная терминология полимеров: дисперсные системы” //  Высокомолек.соед. Серия А, 2018. Т. 60. №. 5. с. 431-438.
  6. Chernikovaa E.V., Lysenko E.A., Serkhacheva N.S., Prokopov N.I. “Self-Assembly of Amphiphilic Block Copolymers during Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Heterophase Polymerization: Problems, Achievements, and Outlook” // Polymer Science, Series C, Maik Nauka/Interperiodica Publishing (Russian Federation), 2018. V. 60. №. 2. P. 192-218.
  7. Skvortsov I.Yu, Toms R.V., Prokopov N.I., Chernikova E.V., Kulichikhin V.G. “Rheological Properties of Acrylonitrile Terpolymer Solutions Synthesized by Different Methods” // Polymer Science, Series A, Pleiades Publishing, Ltd (Road Town, United Kingdom), 2018. V. 60. №. 6. P. 894-901.
  8. Efimov M.N., Vasilev A.A., Chernikova E.V., Toms R.V., Muratov D.G., Pankina G.V., Chernavskii P.A., Karpacheva G.P. “Polyacrylonitrile molecular weight effect on the structural and magnetic properties of metal-carbon nanomaterial” // Mendeleev Communications, 2018. V. 28. P. 556-558.
  9. Bugakov M.A., Boiko N.I., Chernikova E.V., Abramchuk S.S., Shibaev V.P. “New Comb-Shaped Triblock Copolymers Containing a Liquid-Crystalline Block and Polyvinylpyridine Amorphous Blocks: Synthesis and Properties” //  Polymer Science, Series C, Maik Nauka/Interperiodica Publishing (Russian Federation), 2018. V. 60. №. 1. P. 3-13.
  10. Chernikova E.V., Zaitsev S.D., Plutalova A.V., Mineeva K.O., Zotova O.S., Vishnevetsky D.V. “Control over the relative reactivities of monomers in RAFT copolymerization of styrene and acrylic acid” // RSC advances, 2018. V.  8. P. 14300-14310.
  11. Serkhacheva N.S., Plutalova A.V., Kozhunova E.Yu., Prokopov N.I., Chernikova E.V. “Amphiphilic Triblock Copolymers Based on Acrylic Acid and Alkyl Acrylates Synthesized via RAFT Polymerization-Induced Self-Assembly and RAFT Miniemulsion Polymerization” // Polymer Science, Series B, Pleiades Publishing, Ltd (Road Town, United Kingdom), 2018. V. 60. №. 2. P. 204-217.

2017

  1. Serkhacheva N.S., Smirnov O.I., Tolkachev A.V., Prokopov N.I., Plutalova A.V., Chernikova E.V., Kozhunova E.Yu., Khokhlov A.R. “Synthesis of amphiphilic copolymers based on acrylic acid, fluoroalkyl acrylates and n-butyl acrylate in organic, aqueous–organic, and aqueous media via RAFT polymerization” // RSC Advances. 2017. V.7. P. 24522-24536.
  2. Limanovich E.A., Chernikova E.V., Zhirnov A.E. “Influence of chain microstructure of acrylic acid and 4-vinylpyridine copolymers on their aggregative stability and adsorption from aqueous solutions” // Polymer Science, Series C, Maik Nauka/Interperiodica Publishing (Russian Federation), 2017. V. 59 (1). P. 49-59.
  3. Chernikova E.V., Sivtsov E.V. “Reversible Addition-Fragmentation Chain-Transfer Polymerization: Fundamentals and Use in Practice” // Polymer Science, Series B, Pleiades Publishing, Ltd (Road Town, United Kingdom), 2017. V. 59 (2), P. 93-123.
  4. Chernikova E.V., Toms R.V., Prokopov N.I., Duflot V.R., Plutalova A.V. Legkov S.A., Gomzyak V.I. “Thermooxidative stabilization of acrylonitrile terpolymers obtained under reversible chain-transfer conditions: Effects of synthesis temperature and initiation method” // Polymer Science, Series B,  Pleiades Publishing, Ltd (Road Town, United Kingdom), 2017. V. 59. №. 1. P. 28–42.
  5. Ilyin S.O., Baskakov A.A., Chernikova E.V., Kulichikhin V.G. “Rheological properties of acrylonitrile-acrylamide-styrene copolymer solutions synthesized by classical and controlled radical polymerizations” // Russian Chemical Bulletin, International Edition, 2017. V. 66, №. 4, P. 711-716.
  6. Kozhunova E.Yu., Gavrilov A.A., Zaremski M.Yu., Chertovich A.V. “Copolymerization on Selective Substrates: Experimental Test and Computer Simulations”// Langmuir, 2017. V. 33. P. 3548–3555.
  7. Zaremski M.Yu., Eremeev I.V., Garina E.S., Borisova O.V., Korolev B.A. “Controlled synthesis of random, block random and gradient styrene, methyl methacrylate and acrylonitrile terpolymers via nitroxide-mediated free radical polymerization” // Journal of Polymer Research, 2017. V. 24. P. 151-160.
  8. Birshtein T.M., Chernikova E.V. “Polyelectrolytes-2016” // Polymer Science, Series C, Maik Nauka/Interperiodica Publishing (Russian Federation), 2017. V. 59. №. 1. P. 1-2.
  9. Черникова Е.В., Сивцов Е.В. “Полимеризация собратимой передачей цепи по механизму присоединения–фрагментации:фундаментальные основы и практическая” // Высокомолек. соед. Cер. Б, 2017. Т. 59. №. 2. с. 93-123.

Премии и награды лаборатории
1980 Ленинская премия, Еникополов Н.С., Гольданский В.И., Кабанов В.А., Абкин А.Д. за цикл работ «Обнаружение и исследование аномально быстрой полимеризации в твёрдой фазе» (1959—1978)
1984 Премия АН СССР им. С.В. Лебедева, Кабанов В.А., Зубов В.П., Топчиев Д.А. за цикл работ по теме «Радикальная полимеризация ионизующихся мономеров»
2011 Премия МАИК «Наука» Черникова Е.В., Голубев В.Б., Гарина Е.С., Плуталова А.В., Сивцов Е.В., Тарасенко А.В., Терпугова П.С., Юлусов В.В., Баскаков А.А., Минеева К.О. за цикл статей: «Контролируемый синтез полимеров в условиях обратимой передачи цепи»
2013 Премия МАИК «Наука» Заремский М.Ю., Голубев В.Б., Борисова О.В., Калугин Д.И., Чэнь Синь, Орлова А.П., Благодатских И.В., Борисов О.В., Гурский М.Е., Бубнов Ю.Н. за цикл статей «Псевдоживая радикальная полимеризация в условиях обратимого ингибирования. Кинетические особенности и синтетические возможности»
2015 Работа Borisova O.V., Billon L., Zaremski M.Yu., Borisov  O.V. «Synthesis of amphiphilic block-gradient copolymers» (Polymer Science Ser. С. 2015. V.57. №1. P.86-93) получила премию как имеющая максимальное количество обращений на сайте дистрибьютора журнала – компании Шпрингер в течение 2015 года.

 

Заведующий

в.н.с. д.х.н. Заремский Михаил Юрьевич

Сотрудники:

проф. д.х.н. Черникова Елена Вячеславовна

ст.н.с. к.х.н. Гарина Елизавета Семёновна

ст.н.с. к.х.н. Оленин Александр Владимирович

ст.н.с. к.х.н. Плуталова Анна Валерьевна

асп. Минеева Ксения Олеговна

Асп. Неумолотов Николай Кириллович
Студ. Букин Егор
Студ. Главацкая Мария
Студ. Алиев Эльвин
Студ. Ващенко Андрей
Студ. Осипова Наталья
Студ. Меденцева Екатерина
Студ. Ябланович Анастасия
Студ. Гребенкина Надежда
Студ. Максимов Никита