Российские ученые удешевили способ синтеза самого дорогого полимера, используемого в космической отрасли

В ЯрГУ разработан эффективный метод создания полиимида путем активации химических реакций под действием ультразвука

Молодые исследователи из Ярославского государственного университета им. П.Г. Демидова (ЯрГУ) разработали новый метод создания мономеров для синтеза самого дорогого полимера – полиимида, который заключается в активации химических реакций под действием ультразвука. Способ позволяет не только самим производить мономеры, но и делать это с большей эффективностью.

Полиимид – один из самых дорогих и востребованных классов полимеров. Поскольку материал отличается хорошими электрическими и механическими свойствами, а также отличается высоким уровнем термостабильности, его часто применяют в космической отрасли. Помимо этого, полиимид устойчив к самым разным растворителям органического происхождения, за счет чего он используется как защитная оболочка на поверхности ракет-носителей и шаттлов. Ценник превышает несколько сотен тысяч рублей. На цену полимера сильно влияют производственные затраты и себестоимость мономера. За счёт более простого синтеза мономера, его цену можно существенно снизить, что ученые ЯрГУ и сделали.

Испытания проходили в студенческо-молодежной лаборатории химико-экологических исследований ЯрГУ под руководством кандидата химических наук Романа Бегунова. Данные соединения являются мономерами для получения ароматических конденсационных полимеров, которые используются для создания новых синтетических материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Разработанный способ синтеза защищен патентом РФ на изобретение.

«В основе ультразвуковой активации химического процесса лежит явление кавитации, – говорит один из авторов патента на изобретение аспирант Александр Хлопотинин. – Под действием ультразвука в растворе происходит образование и схлопывание пузырьков, в результате чего локально повышаются температура и давление. Применение ультразвука позволило нам значительно уменьшить время и температуру используемой реакции. Получить целевые продукты можно за меньшее количество времени (1 час, вместо 8 часов), с большим выходом (95%, вместо 84,5)».

«Упрощение процесса производства – одна из важнейших современных, как и научных, так и производственных задач для развития технологий, – отметил аспирант. – Потому в дальнейшем мы планируем смоделировать проведение ультразвукового синтеза в проточном реакторе, что приведет к уменьшению количества операций по загрузке исходного сырья в реактор и выделению продуктов реакции».

Изобретенный способ может быть эффективно использован производителями новых конструкционных материалов для космической, медицинской и других высокотехнологичных, социально значимых и стратегически важных отраслей.

«Нашим способом могут пользоваться производители полиимидных материалов с высокими эксплуатационными характеристиками, такими как: высокая термостабильность, хорошие механические и электрические свойства и стойкость к различным органическим растворителям, – продолжил Александр. – Подобного рода полимерами занимается, например, ООО «Эй Пи Си Групп» (г. Санкт-Петербург), но соглашений о внедрении пока с конкретным производителем у ЯрГУ нет.

Кроме того, по словам ученых, изобретенный метод ультразвуковой активации имеет широкий спектр применения, в перспективе можно будет провести исследования и по синтезу соединений для лекарственных средств.

Проект был осуществлен в рамках реализации ЯрГУ им. П.Г. Демидова программы стратегического академического лидерства Минобрнауки России «Приоритет 2030».

Uniyar.ac.ru.