ИНХС РАН - Основные результаты за 2006 год

Основные результаты за 2006 год

Важнейшие результаты фундаментальных и прикладных исследований

Полимеры на основе виологензамещенных анилинов

Впервые синтезированы полимеры на основе виологензамещенных анилинов. Совместно с коллегами с химического факультета МГУ показано, что эти полимеры могут выполнять роль медиаторов гидрогеназ в биоэлектрокатализе окисления водорода, обеспечивая сопряжение ферментативной и электродной реакций. Положительно заряженные виологеновые группы обеспечивают нужную ориентацию фермента на электроде, а система полисопряжения - эффективный транспорт заряда.
Модификация традиционного графитового электрода полимерами на основе виологензамещенных анилинов приводит к увеличению тока окисления водорода в 2,5 раза, что открывает возможности создания системы высокочувствительных водородных сенсоров.

Проф. Г.П. Карпачева, тел. 955-42-55

Наноструктуры квантовых точек в жидкокристаллической матрице

На примере термотропных жидкокристаллических (ЖК) гребнеобразных полимеров реализована идея о контролируемой организации квантовых точек (наноструктур) в полимерной матрице. Методом рентгеновской дифракции доказан факт локализации квантовых точек селенида кадмия и их организации в смектических слоях. При исследовании концентрационной зависимости фотолюминесценции нанокомпозитов впервые обнаружен пороговый эффект: полоса фотолюминесценции, связанная с индивидуальными квантовыми точками, появляется при содержании наночастиц > 5 масс.%.
Сочетание фотолюминесцентных свойств полупроводниковых квантовых точек с возможностью их адресного расположения в полимерной ЖК матрице открывает перспективы получения нового класса материалов для фотоэлектроники.

Проф. Р.В. Тальрозе

Необычные морфологическо-реологические эффекты в расплавах полимеров, наполненных наночастицами

Обнаружен необычный эффект в поведении расплавов полимеров при введении наночастиц детонационного алмаза. При содержании 0,5% наночастиц алмаза в сополимере стирола с акрилонитрилом вязкость снижается на 44%. Одной из причин такой «неэнштейновской» зависимости вязкости от концентрации наночастиц может быть необычная морфология потока, а именно формирование частицами регулярных концентрических колец. Как видно из рассмотрения последовательных стадий течения, упорядочение частиц наполнителя в кольца может привести к снижению гидродинамического сопротивления системы за счет скольжения целых слоев, а не перемещения отдельных макромолекул.

Чл.-корр. РАН В.Г. Куличихин, тел. 955-42-35

Разработки Института, подготовленные или переданные для реализации

Технология производства титано-магниевых нанокатализаторов

Разработана оригинальная технология производства высокоэффективных катализаторов нового поколения – модифицированных титано-магниевых наноразмерных каталитических систем (ТМНК) универсального действия для полимеризации олефинов и диенов. Процесс синтеза ТМНК реализован на двух пилотных установках в ИНХС РАН, производительность установок 3000 л катализатора в год.
Каталитическая активность разработанных систем в 10-20 раз превышает активность традиционных катализаторов, используемых в настоящее время ведущими фирмами «Dunlop Co» (Англия), «Polysar Co» (Канада), «Kuraray Co» (Япония).

Проф. Е.М. Антипов, тел. 955-41-69; к.х.н. Е.А. Мушина, тел. 955-41-76

Технология суспензионной полимеризации изопрена на титано-магниевом нанокатализаторе

Разработана технология суспензионной полимеризации изопрена с использованием ТМНК для получения высококачественного полимера 1,4-трансполиизопрена с высокой степенью кристалличности, или синтетической гуттаперчи (СГ) в виде гранулированного порошка белого цвета. Процесс успешно апробирован на заводе синтетического каучука ООО «Тольяттикаучук» (ЗАО «СИБУР-Холдинг») на пилотной установке объемом 3 м3 с использованием ТМНК, синтезированных в ИНХС РАН. Установка выведена на рабочий режим с производительностью 250 кг полимера за смену, или 50 т СГ в год.
Основные преимущества разработанной технологии по сравнению с известными процессами зарубежных фирм (в России СГ в настоящее время не производится):

энергосбережение (давление и температура, близкие к нормальным условиям) и экологическая чистота (отсутствие отходов тяжелых металлов, т.к. получаемый полимер не требует дополнительной очистки от следов катализатора, замена ароматических растворителей на алифатические);
низкая себестоимость СГ;
получение полимера в виде гранулоподобных частиц белого цвета диаметром 1-5 мм, пригодных для непосредственного практического использования;
химическая чистота, высокая молекулярная масса (6×105-106), регулярное строение макромолекул и высокая кристалличность полимера обеспечивают высокие физико-механические характеристики.

СГ является перспективным материалом для создания нанокомпозитов, которые находят широкое применение в шинной, кабельной, обувной промышленности, различных областях медицины - травматологии, ортопедии, восстановительной хирургии.

Проф. Е.М. Антипов, тел. 955-41-69; к.х.н. О.В. Сметанников, тел. 955-41-76

Метод определения стероидного профиля биологических жидкостей

Разработана оригинальная химико-хроматографическая методика анализа биологических жидкостей (моча, кровь, слюна), позволяющая с высоким разрешением определять их стероидный профиль, необходимый для надежной неинвазивной диагностики ряда заболеваний эндокринного, гинекологического и онкологического характера. Метод позволяет надежно и быстро (1 сутки) провести анализ. Известные и широко используемые за рубежом методы определения стероидного профиля требуют несколько суток, их стоимость в 10 раз выше. Метод успешно апробирован в 30 клиниках Москвы и Московской области. Работа готовится к коммерциализации.

Проф. Е.М. Антипов, тел. 954-20-47; к.х.н. Е.Н. Орлов, тел. 955-43-02

Монолитные капиллярные колонки для газовой хроматографии

Впервые в газовой хроматографии использованы капиллярные колонки, удельная активность которых близка к удельной активности колонок в жидкостной хроматографии. Капиллярные колонки заполняются монолитным блоком пористого неорганического (силикагель) или органического (дивинилбензол) полимера. Синтез монолитного полимерного блока производится непосредственно в капиллярной колонке, и образовавшийся полимер заполняет все внутреннее пространство капилляра. Размер пор полимера определяется условиями синтеза. Использование заполненных капиллярных колонок нового типа в газовой хроматографии позволяет проводить разделение с высокой эффективностью и в 2-3 раза сокращает время анализов по сравнению с использованием традиционных набивных капиллярных колонок.

Д.х.н. А.А. Курганов, тел. 955-42-91

Каталитический крекинг вакуумного дистиллята

В ИНХС РАН совместно с ЗАО «ГрозНИИ», ОАО «ВНИИ НП» и ОАО «ВНИПИНефть» разработана и внедрена в промышленность не уступающая лучшим зарубежным аналогам первая отечественная технология каталитического крекинга вакуумного газойля (пределы выкипания 300-500°С) на цеолитсодержащих катализаторах. Целевое назначение процесса – углубление переработки нефти с целью получения высококачественных компонентов автомобильного бензина. Процесс позволяет достичь выхода целевого продукта – бензиновой фракции – 48-50% масс. при переработке высокосернистого прямогонного сырья и 54-56% масс. – при переработке гидроочищенного сырья. Разработанная технология может применяться и для переработки более тяжелого нефтяного сырья, в т.ч. вакуумных дистиллятов, выкипающих при 540-560°С. В ряде случаев экономически целесообразно применять каталитический крекинг прямогонного сернистого сырья без предварительной гидроочистки при условии последующего гидрооблагораживания полученных компонентов моторных топлив. Такая ситуация сложилась в ОАО «ТАИФ-НК» (г. Нижнекамск, Татарстан), где перерабатываются сернистые, труднокрекируемые нефти. В 2006 году разработанная технология успешно внедрена в ОАО «ТАИФ–НК» (г. Нижнекамск) на базе имеющегося оборудования мощностью 880 тыс. т/год. Автобензин после сероочистки характеризуется октановым числом 90 по исследовательскому методу (80 по моторному методу), содержание серы – 30-40 ppm. На его основе в ОАО «ТАИФ–НК» организовано крупнотоннажное производство гостированных автомобильных бензинов: Нормаль-80, Регуляр-92, Премиум-95, соответствующих по качеству современным европейским стандартам. Принятые технологические решения могут быть положены в основу развития других НПЗ России, что позволит обеспечить растущий автомобильный парк страны высококачественным отечественным бензином.

академик С.Н. Хаджиев, тел. 952-59-27

Антифрикционные добавки к смазочным маслам на основе наночастиц трисульфида молибдена

В результате начатых ранее исследований по созданию новых высокоэффективных антифрикционных добавок к смазочным маслам на основе наночастиц трисульфида молибдена установлено, что их применение в составе моторных масел позволяет получить композиции, удовлетворяющие самым высоким международным экологическим стандартам, включая «Евро‑4», вводимый в 2008 г.
Обязательным компонентом присадок к современным моторным маслам является дитиофосфат цинка, который обеспечивает высокие противоизносные и антиокислительные свойства. Входящие в состав этой присадки атомы фосфора дезактивируют катализаторы дожигания выхлопных газов, поэтому поиск путей снижения содержания фосфора в присадках является чрезвычайно актуальным.
В результате проводимых в Институте исследований установлено, что введение в состав масел наночастиц трисульфида молибдена в количестве 500 ppm позволяет в 10 раз снизить содержание дитиофосфатов цинка при сохранении требуемых противоизносных свойств масла. Более того, новые композиции обладают также более высокими антифрикционными свойствами, что обеспечивает экономию топлива до 5%.

Проф. О.П. Паренаго, тел. 955-42-36

Научно-организационная и издательская деятельность

В 2006 г. Институт являлся организатором научных конференций:

23 симпозиум по реологии, июнь 2006 г., Валдай. Сотрудниками Института сделано 3 пленарных и 20 устных докладов.
Конференция молодых ученых по нефтехимии к 100-летию со дня рождения выдающегося ученого-нефтехимика профессора А.Ф. Платэ, октябрь 2006 г., г. Звенигород. Сотрудниками прочитано 7 лекций, сделаны 16 стендовых докладов.
XXXIII Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС, февраль 2006 г. Сотрудниками Института сделаны 1 устный и 2 стендовых доклада.
VI International Workshop on Microwave Discharges: Fundamentals and Applications Февраль 2006 г., Звенигород и Сентябрь 2006 г., Звенигород. Сотрудниками Института сделано 2 устных и 2 стендовых доклада.
Российско-французский семинар для молодых ученых “Smart membrane progress and advanced membrane materials” Октябрь 2006 г., Москва. Сотрудниками и аспирантами ИНХС РАН сделано 14 докладов.

Сотрудниками Института в 2006 г. были опубликованы следующие монографии:

Material Science of Membranes for Gas and Vapor Separation. Ed. by Yu. Yampolskii, I. Pinnau, B. Freeman. John Willey, England, 2006, 435 p.
N.A. Sivov “Biocide Guanidine containing Polymers: Synthesis, Structure and Properties”, 2006, Brill Academic Publishers and VSP, Leiden Boston, 152 p.
M.M. Feldstein, C. Creton, Pressure-Sensitive Adhesion as a Material Property and as a Process, in I. Benedek (Ed.) "Pressure-Sensitive Design, Theoretical Aspects", vol. 1, VSP, Leiden, Boston, 2006, Chapter 2, pp. 27 – 62.
M.M. Feldstein, G.W. Cleary, P. Singh, Pressure-Sensitive Adhesives of Controlled Water-Absorbing Capacity, in I. Benedek (Ed.) "Pressure-Sensitive Design and Formulation, Application", vol. 2, VSP, Leiden, Boston, 2006, Chapter 3, pp. 181 – 230.
M.M. Feldstein, Molecular fundamentals of pressure-sensitive adhesion, in I. Benedek "Developments in Pressure-Sensitive Products", 2nd Edition, CRC Taylor & Francis, Boca Raton, London, N.Y., 2006, Chapter 4, p. 119-143.
M.M. Feldstein, G.W. Cleary, N.A. Platé, Molecular Design of Hydrophilic Pressure- Sensitive Adhesives for Medical Applications, in I. Benedek "Developments in Pressure-Sensitive Products", 2nd Edition, CRC Taylor & Francis, Boca Raton, London, N.Y., 2006, Chapter 9, p. 473-503.
V. Kulichikhin, S. Antonov, V. Makarova, A. Semakov, A. Tereshin, P. Singh. Novel hydrocolloid formulations based on nanocomposite concept, in Pressure-Sensitive Design, Theoretical Aspects. Ed. I. Benedek. Chapt. 7, VSP, Leiden - Boston. 2006. P.351-401.
Microwave Discharges: Fundamentals and Applications. Ed. by Yu.A. Lebedev. Yanus-К, 2006, 350p.
Химия низкотемпературной плазмы – т. VIII-1 Энциклопедии низкотемпературной плазмы. Под редакцией Ю. Лебедева, Н. Платэ, В. Фортова. «Янус-К», Москва, 2006 г.
Прикладная плазмохимия. т.XIII-1 Энциклопедии низкотемпературной плазмы. Под редакцией Ю. Лебедева, Н. Платэ, В. Фортова. «Янус-К», Москва, 2006 г.
Дворкин В.И., Болдырев И.В. Понятие неопределенности и его использование в лабораторной практике. Учебное пособие. Изд. МИТХТ 2006г., 14 с.
С.Л. Давыдова, В.И. Тагисов. Загрязнение окружающей среды нефтью и нефтепродуктами. Издательство РУДН, Москва, 2006.