Цивилизация
Исследователи из Ярославского государственного университета им. П.Г. Демидова (ЯрГУ) предложили новый метод создания мономеров для синтеза самого дорогого полимера – полиимида. Об этом «Газете.Ru» рассказали в Министерстве науки и высшего образования РФ.
Полиимидные материалы отличаются высоким уровнем термостабильности, хорошими механическими и электрическими свойствами, а также они устойчивы к различным органическим растворителям. Они могут служить в качестве защитных абляционных оболочек на поверхности шатлов и ракет-носителей. Например, такое покрытие используется для защиты камеры сгорания и сопла жидкостных ракетных двигателей от перегрева.
Для производства полимера необходимо использовать мономеры, которые производят с помощью реакции нуклеофильного замещения.
«Она обычно активируется с помощью высокой температуры. Мы же предлагаем использовать ультразвуковое излучение в специальном реакторе, чтобы вызвать кавитацию. Это образование пузырьков по всей массе реакционной жидкости, которые при расширении и последующем схлопывании образуют точки с высокой температурой и давление. В результате реакция протекает не разрозненно, а сразу по всей плоскости. Это ускоряет реакцию в разы: получить целевые продукты можно всего за 1 час, вместо 8, и с большим «выходом»: 95%, вместо 84,5%», – объяснил «Газете.Ru» один из авторов патента на изобретение, сотрудник института фундаментальной и прикладной химии ЯрГУ Александр Хлопотинин.
По словам Хлопотинина, на цену полимера сильно влияют производственные затраты и себестоимость мономера.
«Наш метод позволяет снизить временные затраты на производства мономеров, а также не тратить средства на их очистку. В классическом методе из-за его продолжительности образуется много побочных продуктов, поэтому мономеры нужно очищать. Можно сказать, что наш метод даже более экологичен – утилизировать реактивы не нужно. Все это вместе снижает и конечную стоимость полиимида», – заключил Хлопотинин.
В будущем научный коллектив планирует смоделировать проведение ультразвукового синтеза в проточном реакторе, что приведет к уменьшению количества операций по загрузке исходного сырья в реактор и выделению продуктов реакции. Ученые также отметили, что изобретенный метод ультразвуковой активации имеет широкий спектр применения, и в перспективе может быть использован при синтезе соединений для лекарственных средств.