Эксперт рассказал политехникам о перфторированных полимерах в мембранном разделении газов

| 1047

Заведующий лабораторией «Мембранного газоразделения» Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН (ИНХС РАН) Николай Белов накануне прочитал в Томском политехническом университете лекцию, посвященную «Перфторированным полимерам в мембранном разделении газов». Компетенции в области мембранных материалов — одно из перспективных направлений сотрудничества между учеными ТПУ и ИНХС РАН.

Напомним, ранее Министерство науки и высшего образования РФ подвело итоги конкурсного отбора научных проектов, выполняемых научными лабораториями образовательных организаций высшего образования. По итогам конкурса Томский политехнический университет в 2020 году получит более 30 миллионов рублей на создание лаборатории жидкофазного фторирования органических веществ. Проект будет реализовываться совместно с ИНХС РАН и коллегами из других научных центров. Кроме того, ученые из ТПУ и ИНХС РАН видят для себя и другие направления сотрудничества.

Добавим, возглавит новую лабораторию, создаваемую в ТПУ сотрудник ИНХС РАН Николай Белов. Представляя его политехникам, посетившим лекцию, проректор по научной работе и инновациям ТПУ Мехман Юсубов сказал, что проект, реализация которого соберет в ТПУ ученых из разных организаций, поможет вывести технологии на новый уровень.

«Хочу сказать, что для нас большая честь организовать такую лабораторию в составе ТПУ, так как исторически Томский политех в области фторирования неорганических веществ является лидером в России. И благодаря Николаю Александровичу Белову мы надеемся стать лидерами и в области фторирования органических веществ»,

— сказал проректор.

В ходе своей лекции Николай Белов подробно рассказал об истории и современной работе ИНХС РАН, основных направлениях научных исследований, среди которых, например, нефте- и газохимия, полимерная химия, синтез и модификация полимеров, катализ в нефтехимии, синтезе полимеров, мембранный катализ и др. Также Николай Белов коснулся спецификации работы лаборатории «Мембранного газораспределения» и особенностей мембранного разделения в целом.

«Меня часто спрашивают, как правильно объяснить, что такое мембранное разделение. Мы всегда имеем некий барьер — мембрану. С одной стороны которой имеется смесь каких-то компонентов, на которую оказывают воздействие движущие силы различной природы (разность концентрации давления, температур, электрохимического потенциала и так далее). Под этим воздействием с другой стороны мембраны формируется уже другой состав, в который какой-то компонент проникает в большей степени, какой-то — в меньшей. Среди типов мембранного разделения, например, "жидкость и жидкость" — это очень большой рынок в масштабе нашей страны и мировом. Это, к примеру, получение чистой воды из соленой, микрофильтрация, диализ и так далее», — пояснил ученый.

При этом основное направление работы эксперта — мембранное газораспределение. Для которого применяются совершенно разные полимеры. Почему же перспективными являются именно перфторированные?

«Фтор обладает рядом уникальных свойств. Во-первых, высокими химической инертностью и термической стойкостью, во-вторых, превосходными диэлектрическими свойствами, в-третьих, хорошей оптической прозрачностью и низким коэффициентом преломления.

Кроме того, слабые межмолекулярные взаимодействия в возникающих материалах позволяют их использовать, например, в составе антифрикционных присадок, гидро- и олеофобных покрытий», — говорит Николай Белов.

По словам ученого, начиная с 1980-х годов, перфторированные полимеры занимают специфическую нишу среди полимеров благодаря уникальной комбинации различных свойств (низкая поверхностная и когезионная энергии, высокая химическая устойчивость, пониженные электропроводность и диэлектрическая проницаемость, высокий показатель преломления и др.). Однако их использование не так широко распространено по нескольким причинам: сложному синтезу мономеров, сложности при полимеризации мономеров, высокой стоимости реагентов и растворителей. И сейчас участники масштабного научного проекта работают над созданием более простого способа.

«Надо понимать, что существует ряд способов ввода фтора в структуру полимера. Традиционный — через синтез фторсодержащих мономеров и последующую полимеризацию — имеет свои недостатки, поскольку известно, что чем больше фтора вводится, тем меньше реакционная способность, короче цепочка, соответственно, механические свойства получаемых полимеров оставляют желать лучшего. Второй способ — очень обширный — полимераналогичный. В первую очередь, это широкая химическая модификация через различные функциональные группы. Кроме того, в рамках этого метода используется плазмохимическая обработка. Но для газораспределения этот способ не слишком подходит, скорее, он актуален для сорбентов. И последний способ — это как раз то направление, которое мы развиваем в последние годы, — прямое фторирование полимеров», — подчеркнул Николай Белов.