XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Науке о химии полимеров в этом 2022 году исполнилось 102 года. Это одна из наиболее молодых и быстро развивающихся отраслей: производство полимеров по объёму превышает суммарное производство чёрных и цветных металлов. Такой популярности способствуют уникальные свойства и широкий спектр применения материалов.

Отцом науки о полимерах является профессор Фрайбургского университета Герман Штаудингер. В 1920 году он ввёл понятие «макромолекула» и выдвинул цепную теорию строения макромолекул уже известных на тот момент полимеров (полистирола и полиформальдегида). С того дня ведёт отсчёт современная наука о полимерах – макромолекулярная химия.

Что же касается России, то в советском Союзе в 30-40-х годах ХХ века условно выделились две научные школы по изучению полимеров – ленинградская и московская.

Ленинградская научная школа.

В 1926-1927 гг. С.В. Лебедев с группой сотрудников разработал метод получения бутадиенового каучука из этилового спирта. В дальнейшем в течение 1930-го года в Ленинграде был построен Опытный завод, который первый в мире производил синтетический полибутадиеновый каучук в промышленных масштабах.

Я.И. Френкель написал множество работ, относящихся к различным разделам физики, в том числе физике твёрдого тела, к которой относятся исследования о полимерах. Одна из его работ вместе с учёным С.Е. Бреслером заложила основы конфигурационной статистики полимерных цепей.

А.П. Александров подробно исследовал релаксацию в полимерах, и посвятил этому явлению докторскую диссертацию. Множество его идей лежат в основе различных разделов современной науки о полимерах, и на многие годы они определили курс развития ряда разделов физики полимеров в нашей стране.

П.П. Кобеко внёс существенный вклад в выяснение природы аморфного состояния полимеров. Его монография «Аморфные вещества» на сегодняшний день является актуальной книгой для полимерщиков.

Первая крупная работа С.Н. Журкова была посвящена изучению молекулярного механизма стеклования, также в этой работе он развил теорию пластикации полимеров. Однако дальнейшие работы были направлены на изучение природы прочности полимеров, закономерностей механического разрушения в зависимости от температуры и длительности механического воздействия (формула Журкова). Эти исследования получили мировое признание.

В послевоенный период было несколько значимых открытий. В 1950-60-е годы сначала М.В. Волькенштейн, а затем его ученики разработали поворотно-изомерную теорию гибкости полимерных цепей, на основе которой можно производить расчёты размеров полимерных клубков и других свойств полимерных цепей. В.Н. Цветков в своих работах сформулировал представления о равновесной и кинетической гибкости макромолекул различных классов и их конформациях, изучил молекулярное строение конкретных жесткоцепных и мезоморфных полимеров.

Московская научная школа.

В 1928 году под руководством П.П. Шорыгина в МГТУ была организована первая в мире кафедра, готовящая специалистов по производству вискозного шёлка. В 1931 он же создаёт научно-исследовательский институт в городе Мытищи, где под его руководством создаётся ряд производств синтетических и целлюлозных волокон, и работает множество молодых учёных.

В 1937-1940 годах С.С. Медведев доказал, что полимеризация – это цепной процесс. Так же он заложил основы теории синтеза полимеров. Этому предшествовали работы по изучению механизма реакций окисления, ионной и радикально полимеризации, получившие всемирное признание и послужившие основой для создания многих полимеров в промышленных масштабах.

Наибольший вклад в создание в Советском союзе производства кремний- и фторорганических соединений внесли учёные К.А. Андрианов и И.Л. Кнунянц. К.А. Андрианов стал создателем школы кремнийорганических соединений. Он первым в 1937 году синтезировал новый тип полимеров – полиорганосилоксаны. И.Л. Кнунянц совместно с З.А. Роговиным в 1947 году получили полиамидное волокно «капрон». На основе исследований академика И.Л. Кнунянца в дальнейшем разработали органические стёкла, термостойкие покрытия, материалы для вулканизации фторкаучуков.

Академик Коршак В.В. установил ряд закономерностей процесса поликонденсации, в том числе исследовал механизмы равновесной и неравновесной поликонденсации. В 1940 году совместно с С.Р. Рафиковым синтезировал волокнообразующие полиамиды. Новые реакции синтеза были открыты им в 1950-х годах. Это полирекомбинация, полипереарилирование, полициклоконенсация. В 1960-х он разработал ряд синтезов термостойких полимеров.

Академик Х.С. Багдасарьян посвятил свои труды исследованию кинетики и механизма реакций свободных радикалов и элементарных реакций фотохимии и радиационной химии. Большой вклад он внёс в развитие теории радикальной полимеризации, также с его именем связано открытие и развитие новой области физической химии – двухквантовой фотохимии.

Отцом-основателем науки о полимерах в нашей стране является В.А. Каргин. Его путь начался с химического отделения физико-математического факультета Московского государственного университета. В 1930 году он окончил университет (5 лет), уже имел 7 опубликованных научных работ, и был известен в кругах полимерщиков. Параллельно с 1924 по 1969 года он работал в Научно-исследовательском физико-химическом институте имени Л.Я. Карпова. В 1930-е годы он совместно с С.П. Папковым и З.А. Роговиным доказал, что растворы полимеров являются термодинамическими обратимыми системами и подчиняются правилу фаз, вопреки всеобщему мнению.

В годы Великой Отечественной Войны Валентин Алексеевич занимался разработками для обороны страны. Широко применялись специальная противохимическая пропитка для одежды солдат, а также принципиально новые виды органических стёкол для военных и гражданских самолётов.

В послевоенные годы В.А. Каргин первым верно сформулировал термодинамические свойства растворов высоко молекулярных соединений, а также внёс фундаментальный вклад в теорию растворов полимеров. В середине 1950-х годов появилась теория, позже подтверждённая многочисленными исследованиями, о связи надмолекулярных структур и физико-механических свойств полимеров. Эти исследования стали основой современной теории переработки пластмасс, каучуков и химических волокон.

Помимо пластмасс В.А. Каргин был специалистом в области коллоидной химии, выдающимся преподавателем и членом академии наук. 28 мая 1966 года за перевыполнение 7-летнего плана по увеличению выпуска химической продукции Валентину Алексеевичу Каргину было присвоено звание Героя Социалистического труда. Он был награждён орденом Ленина и золотой медалью «Серп и Молот».

В.А. Каргина отличала тесная связь науки и производства. Под его руководством множество изобретений и разработок внедрены в народном хозяйстве. Им разработаны высокоэффективные способы изготовления самых разнообразных видов пластмасс, каучуков, химических волокон.

Его имя прочно вошло в науку: термовесы Каргина, правило Каргина при пластикации полимеров, модель Каргина-Слонимского, описывающая механические и релаксационные свойства полимеров и так далее.

Итак, мы ознакомились с основой. То, на чём строится современная химия полимеров. Это далеко не все исследования в этой области. Множество не упомянутых имеют узкое направление, например, применение синтетических полимеров в производстве лекарств. Полимеры окружают нас повсюду и ещё много всего только предстоит открыть, как глобального, так и узкого и прикладного. И это не только монографии и диссертации, но и патенты, которые изучают такое же многообразие вещей от состава полимера до аппаратов для их производства.

Список использованных источников

История химии. Сто лет науке о полимерах.

URL:http://eprints.tversu.ru/9942/1/%D0%92%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BD%D0%B8%D0%BA_%D0%A5%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%8F%20%28%D0%9C%D0%90%D0%A1%29-150-166.pdf (дата обращения 27.11.2022)

Сто лет науке о полимерах.

URL:https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/112289/1/978-5-7996-3113-0_001.pdf (дата обращения 30.11.2022)

Герой социалистического труда Каргин В. А.

URL: https://warheroes.ru/hero/hero.asp?Hero_id=13958(дата обращения 20.12.2022)