Современные материалы и технологии их создания

Индустрия наносистем

Базовые и критические военные и промышленные технологии для создания перспективных видов вооружения, военной и специальной техники

Производство химических веществ и химических продуктов

Нано- и гибридные функциональные материалы, нанотехнология

полиуретанимиды, термоэластопласты, наночастицы, графен, дисульфид вольфрама

Кузьменко Екатерина Александровна

17.07.1997

-

238530

Калининградская обл. гор. Зеленоградск ул. Приморская д.25 кв.53

Калининградская область

Калининград

8(911) 073-6462

-

catkuzmencko@yandex.ru

-

-

Балтийский Федеральный Университет им.И.Канта

Институт живых систем 4 курс "Химия"

-

-

Есть опыт успешного выполнения научно-исследовательского проекта: - грант по программе топ 5-100 на выполнение разработки биоселективных поверхностей для улучшения адгезионных свойств клеток астроглии.

-

Получение полиуретанимидов и композитов на их основе - продуктов с большим диапазоном свойств, чем у существующих полиуретанов.

Разработка альтернативного одностадийного синтеза полимеров вместо традиционного двухстадийного.

1. Впервые будет получен композиционный материал на основе сегментных блочных полиуретанимидов с включениями наночастиц графена и дисульфида вольфрама. 2. Будет разработана одностадийная методика получения полиуретанимидов.

Традиционно в производстве используют двухстадийный метод получения полиуретанимидов и подобных в части сегментности полиуретанамидоимидов, полуретанэфиримидов и других соединений (источники 1, 2). На подложках получают форполимер, а затем ступенчатым нагревом переводят его в сополимер. В данном же проекте будет использоваться новая методика - одностадийный синтез, посредством которого полимер сразу будет получаться в растворе, что является наиболее технологичным для дальнейшей переработки или получения композитов. Кроме этого, на сегодняшний день, для изготовления деталей машин и биосовместимых материалов для имплантологии получают полиуретаны, изменение их свойств под ту или иную задачу зависит от технологии их получения. Полиуретановые матрицы могут быть армированы углеродными нанотрубками, натуральными волокнами или белковыми соединениями (источники 3, 4, 5, 6). В данном проекте, за счет структурирования сополиуретанимидов, получаемых одностадийно, путем включения наночастиц графена или дисульфида вольфрама, будет расширен эксплуатационный диапазон данных материалов. Кроме этого, путем варьирования технологических режимов и концентраций наночастиц возможен контроль физико-механические свойств синтезируемых материалов. Таким образом, актуальность проведения данной НИОКР обуславливается разработкой нового композиционного материала с возможностью вариативности его физико-механических свойств и уменьшением стадий процесса получения матрицы данного материала без потери качества. Источники: 1. Bae Y. M. et al. Polyimide‐polyurethane/urea block copolymers for highly sensitive humidity sensor with low hysteresis //Journal of Applied Polymer Science. – 2017. – Т. 134. – №. 24. 2. Du X. et al. Synthesis and thermal properties of novel solid-solid phase change materials with comb- polyurethane block copolymer structure for thermal energy storage //Thermochimica Acta. – 2017. – Т. 651. – С. 58-64. 3. Cho J. W. et al. Electroactive shape‐memory polyurethane composites incorporating carbon nanotubes //Macromolecular Rapid Communications. – 2005. – Т. 26. – №. 5. – С. 412-416. 4. Silva R. V. et al. Fracture toughness of natural fibers/castor oil polyurethane composites //Composites science and technology. – 2006. – Т. 66. – №. 10. – С. 1328-1335. 5. Lee C. R. et al. Fibrin–polyurethane composites for articular cartilage tissue engineering: a preliminary analysis //Tissue engineering. – 2005. – Т. 11. – №. 9-10. – С. 1562-1573. 6. Xie H. et al. Study on thermal properties of poly (vinyl alcohol) and polyurethane composites with multiwalled carbon nanotubes/silica nanohybrids //Journal of Thermoplastic Composite Materials. – 2017. – Т. 30. – №. 3. – С. 404-415.

-

-

-

-

-

-

-

1. Первапорационные мембраны для разделения смесей растворов и газов. 2. Основы для биологических протезов и имплантатов. 3. Термостойкие и износостойкие покрытия. 4. Мягкие эластичные поверхности автомобильных интерьеров. 5. Корпусирование устройств бытовой техники. 6. Уплотнители для распылителей химически-активных жидкостей.

На рынке существуют косвенные аналоги сегментированных сополиуретанимидов. Распространенные термоэластопласты (на основе полиуретанов, полиимидов, стирол-этилен- бутилен-стирольного каучука и других) изготавливаются по усложненной -двухстадийной методике, кроме этого, обладают диапазоном физико-механических свойств уже, чем предлагаемые сополиуретанимиды. Производители и отличительные признаки существующих термоэластопластов в сравнении с предлагаемыми сополиуретанимидами: 1. ООО "Фрагмитпласт" - температурный диапазон выше –60 °С (не позволяет использовать материал в условиях Крайнего Севера); 2. ООО "Термопластичный эластомер" - термостойкость ниже +100 °С (не позволяет использовать материал для изготовления деталей двигателя ДВС); 3. ООО "УльтраСофтПластик" - температурный диапазон выше –60 °С (не позволяет использовать материал в условиях Крайнего Севера); 4. ООО "Компамид" - предел прочности при растяжении, модуль упругости (не позволяют использовать в качестве материалов для протезов суставов); 5. ООО "ПроПТР" - относительное удлинение во время разрыва.

Этап I Квартал 1 Анализ научной литературы. Подготовка методик синтеза полиуретанимидов.

БФУ им. И. Канта

Клемешев Андрей Павлович

-

aklemeshev@kantiana.ru

Нет

БФУ им. И. Канта

Клемешев Андрей Павлович

-

aklemeshev@kantiana.ru

Нет

НИР/Лабораторные испытания

Да ,Программа УМНИК Фонда содействия инновациям

Этап I Квартал 1 Анализ научной литературы. Подготовка методик синтеза полиуретанимидов.Квартал 2 Расчет количества используемых в эксперименте по синтезу полиуретанимидов реактивов. Закупка реактивов и лабораторной посуды. Квартал 3 Синтез сополиуретанимидов с простым и сложным эфирными блоками. Исследование синтезированных полимеров: структуры и состава с помощью методов ЯМР и ИК- спектроскопии. Расшифровка и анализ полученных данных Квартал 4 Отладка процесса синтеза, повторное исследование структуры и состава полимеров. Подготовка отчета по этапу I. Этап II Квартал 1 Исследования физико-механических свойств (ТГА, ДСК, ДМА) полученных сополиуретанимидов. Описание, расшифровка и анализ полученных данных. Квартал 2 Расчет количества армирующих полимерную матрицу наполнителей (наночастиц графена, дисульфида вольфрама). Изучение способов введения наночастиц. Анализ патентной литературы. Закупка наночастиц. Квартал 3 Синтез композитных материалов - введение в структуры полимеров наночастиц графена и дисульфида вольфрама. Проведение экспериментов по варьированию концентраций вводимых в полимер наночастиц с целью изучения закономерностей изменения физико-механических свойств. Квартал 4 Исследования физико-механических свойств полученных композитных материалов. Описание, расшифровка и анализ полученных данных. Подготовка отчета по этапу II.

-

Да

2000000

2000000

Нет

Нет

Да

Да

Да

Да

Да

Да