Закономерности получения и свойства супергидрофобных и супергидрофильных покрытий на основе привитых полиметакрилатов на поверхности металлов и полимерных материалов

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-73-10147

НазваниеЗакономерности получения и свойства супергидрофобных и супергидрофильных покрытий на основе привитых полиметакрилатов на поверхности металлов и полимерных материалов

Руководитель Климов Виктор Викторович, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" , Волгоградская обл

Конкурс №41 - Конкурс 2019 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-101 - Синтез, строение и реакционная способность органических соединений

Ключевые слова Поверхность, металл, полимерный материал, полисахариды, привитые полимеры, алкил-, фторалкил(мет)акрилаты, привитая полимеризация, супергидрофобность, супергидрофильность, олеофильность.

Код ГРНТИ31.25.19

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на решение фундаментальной проблемы управления процессами смачиваемости поверхности твердых тел путем получения модифицированных материалов на основе металлов, их сплавов и полимерных субстратов с привитыми функциональными полимерными покрытиями. Предлагаемый проект направлен на достижение предельных состояний смачивания поверхности материала водой, а именно, полного смачивания (супергидрофильность) и полного несмачивания (супергидрофобность). Предполагается разработка технологичного подхода, не требующего дорогостоящего оборудования, к получению полимерных покрытий, подходящего для ряда субстратов от металлов до биополимеров. Супергидрофобные материалы характеризуются углом смачивания поверхности более 150° и низким гистерезисом смачивания, не превышающим 3-5°. Супергидрофобные покрытия перспективны для решения задач обледенения, коррозии и биообрастания металлических конструкций, влагозащиты электроники, создания самоочищающихся поверхностей. Супергидрофильные материалы, обладающие углами смачивания водой менее 10°, перспективны для разделения водомасляных эмульсий, придания поверхности способности к самоочищению. На поверхности алюминия, его сплавов, сталей и полимерных материалов закрепляются функциональные метакриловые полимеры. Синтез полимеров планируется осуществлять методами радикальной полимеризации с переносом атома (ATRP) и свободно-радикальной полимеризации. Для достижения устойчивого состояния смачивания необходимо достичь прочного сцепления модификатора с поверхностью, поэтому целесообразно использовать реакционноспособные полимеры. Прививка полимеров – это простой и дешевый метод, не требующий жестких условий и обладающий рядом заметных преимуществ перед другими способами модификации: ковалентное закрепление привитых цепей, возможность передачи специфических свойств полимера поверхности субстрата, получение поверхностей с адаптивными свойствами. Привитые полимеры способны избирательно изменять некоторые свойства поверхности подложки: адгезию, смачиваемость, трибологические свойства, не затрагивая при этом параметры субстрата в целом. Основными этапами проекта являются изучение особенностей формирования иерархической морфологии поверхности, влияние состава модификатора на устойчивость супергидрофобного/супергидрофильного состояния, комплекс физико-химических свойств полученных поверхностно-модифицированных материалов: химическое строение, морфологию, лиофильные свойства, устойчивость к агрессивным средам, абразивному воздействию, действию факторов окружающей среды. Научная новизна проекта заключается в регулировании лиофильных свойств поверхности металлов и полимерных материалов путем получения привитых полимеров на основе функциональных (мет)акрилатов. Таким образом, основной целью проекта является выявление закономерностей формирования привитых (мет)акриловых полимеров на поверхности металлических и полимерных субстратов для придания супергидрофобных/супергидрофильных свойств; получение функциональных покрытий, устойчивых к агрессивным средам, абразивному воздействию, действию факторов окружающей среды.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Невестенко М.А., Брюзгина Е.Б., Тужиков О.И., Брюзгин Е.В., Тарасова Ю.С. ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ПЛЕНОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ПОЛИУРЕТАНОВЫХ КАУЧУКОВ ДЛЯ ОСУШЕНИЯ НЕФТЕЙ ЖУРНАЛ ПРИКЛАДНОЙ ХИМИИ, Номер 4. Том 93. Страницы: 556-563. (год публикации - 2020)
10.31857/S0044461820040106

2. Брюзгина Е. Б., Белина К. А. , Макевнина О. А., Киселева С. В., Поликарпова А. Г., Ярцева В.М., Тужиков О.И. Влияние типа модификации хитозана карбонилсодержащими соединениями на свойства сформованных пленочных материалов «Известия ВолгГТУ» (год публикации - 2020)

3. Брюзгина Е. Б., Поликарпова А. Г., Ярцева В. М., Тужиков О. И. ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ И ОБЪЕМНОЙ МОДИФИКАЦИИ ХИТОЗАНА АЛЬДЕГИДАМИ НА СВОЙСТВА СФОРМОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ «Полимеры-2020» сб. тез., С. 274 (год публикации - 2020)

4. О.В. Коляганова, Ш.Ж. Аристангалиев, А.А. Рысухина, Е.Б. Брюзгина, В.В. Климов, Е.В. Брюзгин, А.В. Навроцкий ВОДООТТАЛКИВАЮЩИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ, МОДИФИЦИРОВАННОЙ СОПОЛИМЕРАМИ ГЛИЦИДИЛМЕТАКРИЛАТА «Известия ВолгГТУ», № 12 (247). - C. 72-81. (год публикации - 2020)
10.35211/1990-5297-2020-12-247-72-81

5. В. М. Ярцева, Е. Б. Брюзгина, В. В. Климов, Е. В. Брюзгин, А. В. Навроцкий ПОЛУЧЕНИЕ И ЛИОФИЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ХИТОЗАНОВЫХ АЭРОГЕЛЕЙ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ СОПОЛИМЕРАМИ ГЛИЦИДИЛМЕТАКРИЛАТА «Известия ВолгГТУ», № 12 (247). - C. 82-89. (год публикации - 2020)
10.35211/1990-5297-2020-12-247-82-89

6. Навроцкий А.В., Брюзгин Е.В., Климов В.В., Новаков И.А. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПРИВИТЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕТАКРИЛАТОВ НА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ «Полимеры-2020» сб. тез., С. 51 (год публикации - 2020)

7. Климов В.В., Коляганова О.В., Рысухина А.А., Брюзгин Е.В., Навроцкий А.В., Новаков И.А. Гидрофобные и супергидрофобные покрытия для защиты целлюлозосодержащих материалов «Полимеры-2020» сб. тез., С. 108 (год публикации - 2020)

8. Брюзгина Е. Б., Ярцева В. М., Брюзгин Е. В., Тужиков О. И., Навроцкий А. В. Surface modification of film chitosan materials with aldehydes for wettability and biodegradation control Journal of Materials Science (год публикации - 2021)

9. Климов В.В., Брюзгин Е.В., Навроцкий А.В., Новаков И.А. Superhydrophobic Behavior of Coatings Based on Fluoroalkyl Methacrylate Copolymers on a Textured Aluminum Surface SURFACES AND INTERFACES (год публикации - 2021)

10. Ярцева В.М., Макевнина О.А., Брюзгина Е.Б. Лиофильные и сорбционные свойства хитозановых аэрогелей, модифицированных сополимерами глицидилметакрилата и алкилметакрилатов Материалы Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов- 2021», секция «Химия», Материалы Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов- 2021», секция «Химия». – М.: Издательство «Перо», 2021 [Электронное издание]. С.233 (год публикации - 2021)

11. Коляганова О.В., Климов В.В., Брюзгин Е.В., Ле М.Д., Харламов В.О., Брюзгина Е.Б., Навроцкий А.В., Новаков И.А. Modification of Wood with Copolymers Based on Glycidyl Methacrylate and Alkyl Metacrylates for Imparting Superhydrophobic Properties JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE (год публикации - 2021)

12. Груданова А.Д., Климов В.В. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ СУПЕРГИДРОФОБНЫХ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ПОВЕРХНОСТИ АЛЮМИНИЯ Конкурс научно-исследовательских работ студентов Волгоградского государственного технического университета (год публикации - 2021)

13. Киселева С.В., Климов В.В. Супергидрофильные свойства модифицированного алюминия привитыми поли(мет)акрилатами Конкурс научно-исследовательских работ студентов Волгоградского государственного технического университета (год публикации - 2021)

14. Рысухина А.А., Климов В.В. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ СУПЕРГИДРОФОБНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ПОВЕРХНОСТИ ХЛОПЧАТОБУМАЖНОЙ ТКАНИ Конкурс научно-исследовательских работ студентов Волгоградского государственного технического университета (год публикации - 2021)

15. Рысухина А.А. Изучение свойств супергидрофобных полимерных покрытий на поверхности хлопчатобумажной ткани Материалы Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов- 2020», секция «Химия», С. 1469 (год публикации - 2020)

16. Груданова А.Д. Защитные полимерные покрытия на поверхности металлов на основе фторалкилметакрилатов Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов- 2020», секция «Химия», С. 211 (год публикации - 2020)

17. Ярцева В.М., Брюзгина Е.Б. Исследование лиофильных свойств материалов на основе хитозана, модифицированных сополимерами глицидилметакрилата и алкилметакрилатов Материалы Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов- 2020», секция «Химия», С. 365 (год публикации - 2020)

18. Груданова А.Д., Климов В.В. Супергидрофобные сополимерные покрытия на основе фторалкилметакрилатов на поверхности металлов Конкурс научно-исследовательских работ студентов Волгоградского государственного технического университета, C. 100-101. (год публикации - 2020)

19. Коляганова О.В., Климов В.В., Брюзгин Е.В., Ле М.Д., Харламов В.О., Брюзгина Е.Б., Навроцкий А.В., Новаков И.А. Modification of wood with copolymers based on glycidyl methacrylate and alkyl methacrylates for imparting superhydrophobic properties JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE, Volume 139, Issue 7 February 15, 2022, 51636 (год публикации - 2022)
10.1002/app.51636

20. Коляганова О. В., Климов В. В., Брюзгин Е. В., Навроцкий А. В. ПОЛИМЕРНЫЕ ПРОПИТКИ ДЛЯ ПРИДАНИЯ ДРЕВЕСИНЕ СУПЕРГИДРОФОБНЫХ СВОЙСТВ Материалы IX международной конференции-конкурса «Инновации в области химии и технологии высокомолекулярных соединений» «Polymer material Сontest – 2021», С. 41-44 (год публикации - 2021)

21. Ярцева В. М., Макевнина О. А., Навроцкий А. В. НЕФТЕ- И МАСЛОСОРБЕНТ НА ОСНОВЕ ХИТОЗАНА, МОДИФИЦИРОВАННОГО СОПОЛИМЕРАМИ ГЛИЦИДИЛМЕТАКРИЛАТА И АЛКИЛМЕТАКРИЛАТОВ Материалы IX международной конференции-конкурса «Инновации в области химии и технологии высокомолекулярных соединений» «Polymer material Сontest – 2021», С. 88 - 90 (год публикации - 2021)

22. Климов В. В., Коляганова О. В., Брюзгин Е. В., Навроцкий А. В., Новаков И. А. УСТОЙЧИВЫЕ СУПЕРГИДРОФОБНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ МАТЕРИАЛОВ Материалы IX международной конференции-конкурса «Инновации в области химии и технологии высокомолекулярных соединений» «Polymer material Сontest – 2021», С. 35-37 (год публикации - 2021)

23. Брюзгина Е.Б., Ярцева В.М., Брюзгин Е.В.,Тужиков О.И., Навроцкий А.В. Surface modifcation of flm chitosan materials with aldehydes for wettability and biodegradation control Polymer Bulletin (год публикации - 2022)
10.1007/s00289-021-04039-4

24. Киселева С.В., Коляганова О.В. Гидрофобные покрытия, наполненные модифицированными наночастицами каолина Сборник трудов XXIII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке» имени выдающихся химиков Л.П. Кулёва и Н.М. Кижнера. (год публикации - 2022)

25. Киселева С.В. Супергидрофобные покрытия на основе модифицированных частиц диоксида кремния Конкурс научно-исследовательских работ студентов Волгоградского государственного технического университета (год публикации - 2022)

26. Климов В.В., Коляганова О.В., Брюзгин Е.В., Навроцкий А.В., Новаков И.А. Effect of the Composition of Copolymers based on Glycidyl Methacrylate and Fluoroalkyl Methacrylates on the Free Energy and Lyophilic Properties of the Modified Surface Polymers, 14(10), 1960 (год публикации - 2022)
10.3390/polym14101960

Публикации