Печать

Научная группа профессора Р.М. Исламовой

Обновлено

Научная группа кафедры химии высокомолекулярных соединений

Функциональные полисилоксаны и материалы на их основе

Состав

Руководитель

vms Islamova RM

Исламова Регина Маратовна

д.х.н., профессор

r.islamova@spbu.ru

Pure

Аспиранты

foc Dobrinin MV

Добрынин Михаил Валерьевич

аспирант 3 года обучения, инженер-исследователь

Тема диссертации: Получение новых графт-сополимеров на основе модифицированной целлюлозы и полисилоксанов (глико-силиконов)

st017490@student.spbu.ru

Pure

 

foc Deryabin KV

Дерябин Константин Валерьевич

аспирант 3 года обучения, инженер-исследователь

Тема диссертации: Функциональные полимерные материалы с фото- и электроактивными центрами

st017488@student.spbu.ru

Pure

Студенты

Baranovskiy Egor Mihaylovich

Барановский Егор Михайлович

бакалавриат 3 курс

Тема: Синтез иридийсодержащих (со)полисилоксанов с помощью реакций Click-Chemistry

baranovskij.1985@mail.ru

Pure

foc Ignatova Nina

Игнатова Нина Александровна

бакалавриат 3 курс

Тема: Металлополимерные комплексы на основе соединений Fe(III), Co(II), Ni(II) и (олиго/поли)силоксанов

nina.ignatova22.02@mail.ru

Pure

vms Lobanovskaya EK

Лобановская Екатерина Константиновна

бакалавриат 3 курс

Тема: Ферроценилсодержащие силиконы: получение и свойства

katya120500@mail.ru

Pure

Тематика № 1

Базовые силиконовые резины и материалы на их основе

1. Гидросилилирование полисилоксанов с помощью катализаторов платиновой группы

Гидросилилирование олефинов является ключевой реакцией для получения промышленно важных кремнийорганических соединений. Особое практическое значение имеет каталитическое гидросилилирование для сшивания силиконовых каучуков и получения на их основе резин/вулканизатов с рядом полезных свойств. К этим свойствам относится устойчивость к действию высоких и низких температур, хорошие электроизоляционные характеристики, стойкость к облучению, масло- и бензостойкость при термических нагрузках, высокая химическая и биологическая инертность, долговечность и экологическая безопасность и др.

Мы занимаемся поиском и разработкой катализаторов направленного действия для гидросилилирования и создаём на их основе новые полимерные композиции с улучшенными характеристиками.

На сегодняшний день нами предложены относительно недорогие, доступные, эффективные и одновременно селективные катализаторы платиновой группы как альтернатива импортному катализатору Карстедта, который используется в большинстве производственных процессов сшивания силиконовых каучуков.

С помощью наших платиновых катализаторов была получена композиция «умный пластилин» для моделирования, копирования и изготовления поделок и слепков с различных предметов и поверхностей.

mandibula 

Molecules. 2016. V. 21. P. 311-321. DOI:10.3390/molecules21030311. IF 3.060.

ChemPlusChem. 2015. V. 80, N 11. Р. 1607-1614. DOI: 10.1002/cplu.201500327. IF 3.441.

Патент на изобретение RU № 2579143 С1 от 14.04.2015.

Получены термически устойчивые люминесцирующие силиконовые резины с помощью новых иридиевых катализаторов. Это позволяет создавать светящиеся силиконовые покрытия с контролируемой толщиной слоя и существенно расширяет потенциальные возможности применения такого рода материалов (включая специальные покрытия для пассивных систем терморегуляции космических аппаратов (DOI:10.1007/978-3-319-19309-0_5)).

Catalysis Science & Technology. 2017. V. 7. No. 24. P. 5843-5846. DOI: 10.1039/c7cy02013a. IF 5.726.

Патент на изобретение RU № 2579117 C1 от 10.03.2015.

Интервью Регины Маратовны культурно-политическому журналу «Э-Вести»

Предложены родиевые катализаторы, которые позволяют при комнатной температуре получать высокоэластичные силиконовые резины без дефектов (трещин, пузырьков, микроповреждений).

IMG01 1

Journal of Catalysis. 2019. V. 372. P. 193–200. DOI: 10.1016/j.jcat.2019.03.004. IF 7.723.


2. Перекисная вулканизация полисилоксанов

Альтернативой каталитическому гидросилилированию для получения силиконовых резин является перекисная вулканизация при повышенных температурах (> 100 °С). Однако использование традиционных органических пероксидов в качестве источников свободных радикалов приводит к образованию механически непрочных силиконовых вулканизатов (без наполнителей) со структурными дефектами (вследствие выделения газообразных продуктов). Введение ингибиторов в реакционные смеси усложняет процесс и способствует загрязнению получаемого продукта. Актуальным является поиск новых инициаторов перекисной вулканизации, близких по структуре к силиконам, которые позволяют решать указанные выше проблемы. Совместно с лабораторией гомолитических реакций (ИОХ РАН, Москва) нами предложены и изучены новые винил-селективные кремнийорганические пероксиды, с помощью которых без использования ингибиторов при (150–200) °C получены антибактериальные силиконовые резины с улучшенными механическими характеристиками.

New Journal of Chemistry. 2018. V. 42. No. 18. P. 15006–15013. DOI: 10.1039/C8NJ02499E. IF 3.069.

Тематика № 2

Гибридные полисилоксаны и материалы на их основе

1. Полисилоксаны с электроактивными центрами

Разработка эффективных методов получения новых smart, а также «super-smart» полимеров и создание на их основе материалов и устройств, обладающих наиболее значимыми для дальнейшего использования свойствами, относится к числу приоритетных направлений Стратегии научно-технологического развития РФ и актуальных задач развития современной химии.

Мы синтезируем принципиально новые, гибридные металлосодержащие (со)полисилоксаны (отличающиеся наличием электропроводящих фрагментов в своей структуре) для создания на их основе гибких электрохимических датчиков, биосенсоров, устройств молекулярной электроники, жидких кристаллов в нелинейных оптических системах и др.

На сегодняшний день нами получены уникальные ферроценилсодержащие силиконы, которые нашли свое применение в составе нейроимплантов медицинского назначения, направленных на лечение тяжёлых неврологических заболеваний и тренировки нарушенных функций (двигательная активность, висцеральные системы, зрение, слух) совместно с проф. П.Е. Мусиенко, Институт трансляционной медицины СПбГУ.

Ris. 8

Грант РФФИ № 18-33-20062. Проект: «Направленный синтез и свойства электропроводящих силиконовых материалов для нейроимплантов медицинского назначения» (руководитель: проф. Исламова Р.М.). 2019–2020.

Applied Organometallic Chemistry. 2019. DOI: 10.1002/aoc.5300. IF 3.259.

Organic & Biomolecular Chemistry. 2019. V. 17. Р. 5545-5549. DOI: 10.1039/C9OB00791A. IF 3.490.

Ris. 4


2. . «Самозаживляемые» (self-healing) силиконовые материалы

Самовосстанавливающиеся материалы являются одной из перспективных и быстро развивающихся областей материаловедения. Самовосстанавливающиеся полимеры необходимы для создания сверхгибких сенсоров, актуаторов и стимул-чувствительных материалов (включая искусственную кожу, или “second skins”), аддитивных технологий и др. гибких устройств.

Мы синтезируем комплексы (со)полисилоксанов с металлоцентрами (железо, никель, кобальт, и др.) и получаем на их основе самовосстанавливающиеся эластомеры и стимул-чувствительные материалы, которые можно использовать как для создания искусственных мышц (Nature Chem. 2016. 8, № 6. 618–624), так и гибких сенсоров (Adv. Sci. 2019. 1900186).

Ris. 5

Грант РФФИ № 19-33-90134. Проект: «Получение и исследование комплексов (со)полисилоксанов с электроактивными центрами как самовосстанавливающихся материалов» (руководитель: Исламова Р.М., исполнитель: Дерябин К.В.). 2019–2021.


3. Глико-силиконы

Целью данного направления является разработка методов получения принципиально новых полимеров — глико-силиконов, сочетающих в своей структуре различные по природе фрагменты — гидрофобные и гидрофильные (полисилоксаны и поли/олигосахариды, соответственно), а также материалов на их основе: ПАВ нового поколения, усилители проникновения лекарственных препаратов через кожу, модификаторы поверхности в косметологии и медицине и др. На данный момент были получены гликосиликоны на основе модифицированной целлюлозы, которые могут найти применение в составе косметической пудры (присыпки).

Ris. 9

Грант РФФИ № 19-33-90130. Проект: «Направленный макромолекулярный дизайн гибридных структур графт-сополимеров на основе полисилоксанов и сахаридов» (руководитель: Исламова Р.М., исполнитель: Добрынин М.В.). 2019–2021.

Публикации

  • Neplokh V., Kochetkov F.M., Deriabin K.V., Fedorov V.V., Bolshakov A.D., Eliseev I.E., Mikhailovskii V.Y., Ilatovskii D.A., Krasnikov D.V., Tchernycheva M., Cirlin G., Nasibulin A.G., Mukhin I.S., Islamova R.M. // Journal of Materials Chemistry C. 2020. DOI: 10.1039/C9TC06239D.
  • Deriabin, K.V., Lobanovskaia, E.K., Kirichenko S.O., Barshutina, M.N., Musienko, P.E., Islamova, R.M. // Applied Organometallic Chemistry. 2019. V. 34. e5300. DOI: 10.1002/aoc.5300.
  • Deriabin, K.V., Lobanovskaia, E.K., Novikov, A.S., Islamova, R.M. // Organic & Biomolecular Chemistry. 2019. V. 17. P. 5545–5549. DOI: 10.1039/C9OB00791A.
  • Dobrynin, M.V, Pretorius, C., Dumisani V.K., Roodt, A., Boyarskiy, V.P., Islamova, R.M. // Journal of Catalysis. 2019. V. 372. P. 193–200. DOI: 10.1016/j.jcat.2019.03.004.
  • Deriabin, K. V., Yaremenko, I. A., Chislov, M. V., Fleury, F., Terent’ev, A. O., & Islamova, R. M. // New Journal of Chemistry. 2018. V. 42. No. 18. P. 15006–15013. DOI: 10.1039/C8NJ02499E.
  • Islamova R.M., Dobrynin M.B., Vlasov A.V., Eremina A.A., Kinzhalov M.A., Kolesnikov I.E., Zolotarev A.A., Masloborodova E.A., Luzyanin K.V. // Catalysis Science & Technology. 2017. V. 7. No. 24. P. 5843-5846. DOI: 10.1039/c7cy02013a.
  • Masloborodova E.A., Kaganova E.V., Gusakova N.S., Agibalova L.V., Maretina E.Yu., Baranets I.V., Islamova R.M. // Rus. J. Gen. Chem. 2017. V. 87. No. 5. Р. 1038–1046. DOI: 10.1134/S1070363217050243.
  • Islamova R.M., Dobrynin M.V., Ivanov D.M., Vlasov A.V., Kaganova E.V., Grigoryan G.V., Kukushkin V.Yu. // Molecules. 2016. V. 21. No. 3. P. 311-321. DOI:10.3390/molecules21030311.
  • Islamova R.M. // Rus. J. Gen. Chem. 2016. V. 86, No. 1. P. 125-143. DOI: 10.1134/S1070363216010217.
  • Demakova M.Ya., Bolotin D.S., Bokach N.A., Islamova R.M., Starova G.L., Kukushkin V.Yu. // ChemPlusChem. 2015. V. 80, No. 11. Р. 1607-1614. DOI: 10.1002/cplu.201500327.
  • Islamova R.M., Vlasov A.V., Dobrynin M.V., Masloborodova E.A., Kaganova E.V. // Rus. J. Gen. Chem. 2015. V. 85, No. 11. Р. 2609–2613. DOI: 10.1134/S1070363215110171.

Гранты

  • Грант РФФИ № 19-33-90130. Проект: «Направленный макромолекулярный дизайн гибридных структур графт-сополимеров на основе полисилоксанов и сахаридов» (руководитель: Исламова Р.М., исполнитель: Добрынин М.В.). 2019–2021.
  • Грант РФФИ № 19-33-90134. Проект: «Получение и исследование комплексов (со)полисилоксанов с электроактивными центрами как самовосстанавливающихся материалов» (руководитель: Исламова Р.М., исполнитель: Дерябин К.В.). 2019–2021.
  • Грант РФФИ № 18-33-20062. Проект: «Направленный синтез и свойства электропроводящих силиконовых материалов для нейроимплантов медицинского назначения» (руководитель: Исламова Р.М.). 2019-2020.
  • Грант РФФИ № 18-33-00769 мол_а. Проект: «Получение силиконовых резин с улучшенными физико-химическими характеристиками с помощью реакции гидросилилирования» (руководитель: Добрынин М.В.). 2018-2019.
  • Договор с ИВС РАН в рамках совместного гранта Правительства РФ для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских вузах и научных организациях, проект «Разработка биосовместимых материалов на основе химически модифицированной целлюлозы» (руководитель: Исламова Р.М.). 2017-2019.
  • Договор с ФГУП «НИИСК» на проведение совместных научных исследований и выпуск опытных партий силоксановых композиций в рамках совместного проекта ФЦП по приоритетному направлению «Индустрия наносистем». Проект: «Разработка новых экологически безопасных каталитических систем для отверждения по реакции гидросилилирования биологически инертных силоксановых эластомерных материалов, предназначенных для сенсорного и креативного развития детей раннего и школьного возраста» (руководитель: Исламова Р.М.). 2014-2016.
  • Грант РФФИ № 14-03-00260-а. Проект: «Структура и свойства полимеров винилового ряда, синтезированных на основе высокоэффективных инициирующих/каталитических систем направленного действия» (руководитель: Исламова Р.М.). 2014-2016.
  • Конкурс грантов для кадровой поддержки научных исследований, проводимых ведущими учеными СПбГУ, приказ № 2006/1 от 17.04.2014. (руководитель: Исламова Р.М.)

Новости

Поздравляем Регину Маратовну Исламову и Константина Дерябина с публикацией в журнале «Journal of Materials Chemistry C» (DOI: 10.1039/C9TC06239D, IF = 6.6).


К.В. Дерябин и М.В. Добрынин выступили с устными докладами на международной конференции «International Conference On Phosphorus, Boron and Silicon – PBSi 2019» (Рим, Италия).


Екатерина Лобановская и Нина Игнатова выступили с докладами на Всероссийской конференции с международным участием «Химия элементоорганических соединений и полимеров 2019».

fslS9Qj6wfw


AOC5300Поздравляем Константина Дерябина и Екатерину Лобановскую с публикацией в журнале «Applied Organometallic chemistry» (DOI: 10.1002/aoc.5300, IF = 3.3).


В научной группе проводится стажировка студента Masato Yamamoto (университет Kanazawa University, Япония) по теме «Synthesis of glycosilicones and their precursors».
student Masato Yamamoto


Д.х.н., проф. Р. М. Исламова выступила с приглашённым докладом на IV Петербургском международном научно-промышленном композитном форуме, конференция «Развитие производства и применения композиционных материалов (композитов) и изделий из них в Санкт-Петербурге». Тема доклада: «Силиконовые материалы: от индустрии красоты до кораблей».


Д.х.н., проф. Р. М. Исламова выступила с приглашённым докладом на научном семинаре центра нанотехнологий СПбАУ. Тема доклада: «Силиконовые материалы: новое поколение».


Поздравляем аспирантов М.В. Добрынина и К.В. Дерябина, а также их научного руководителя д.х.н., проф. Р.М. Исламову с победой в конкурсе на соискание грантов PФФИ «аспиранты» с проектами «Направленный макромолекулярный дизайн гибридных структур графт-сополимеров на основе полисилоксанов и сахаридов» и «Получение и исследование комплексов (со)полисилоксанов с электроактивными центрами как самовосстанавливающихся материалов», соответственно.


Поздравляем аспиранта К.В. Дерябина с победой в конкурсе на лучший устный доклад в секции «Polymer science: the next generation» международной конференции «Mendeleev — 2019».


Поздравляем аспиранта М.В. Добрынина с продлением гранта PФФИ «Мой первый грант» на второй год (проект «Получение силиконовых резин с улучшенными физико-химическими характеристиками с помощью реакции гидросилилирования»).


В научной группе проводится стажировка студента Masato Yamamoto (университет Kanazawa University, Япония) по теме "Synthesis of glycosilicones and their precursors.


Поздравляем Екатерину Лобановскую с первой, а Константина Дерябина с очередной публикацией. Работа была опубликована в журнале Organic & Biomolecular Chemistry (IF = 3.4).

OBCh1


Поздравляем Михаила Добрынина и Регину Исламову с публикацией в «Journal of Catalysis» (IF = 7.7).

IMG01


Поздравляем Регину Исламову с победой в конкурсе РФФИ на лучшие научные проекты, выполняемые ведущими молодёжными коллективами («Стабильность»), проект: «Направленный синтез и свойства электропроводящих силиконовых материалов для нейроимплантов медицинского назначения», который будет реализован совместно с профессором, заведующим лабораторией нейропротезов Института трансляционной биомедицины СПбГУ П.Е. Мусиенко.


Поздравляем Константина Дерябина с первой публикацией в "New Journal of Chemistry".


Поздравляем студентку Нину Александровну Игнатову с победой на конкурсе курсовых работ по неорганической химии. Тема работы: "Синтез новых металлополимерных комплексов железа(III)".


Поздравляем аспиранта Михаила Добрынина с победой в конкурсе на соискание грантов PФФИ "Мой первый грант" с проектом "Получение силиконовых резин с улучшенными физико-химическими характеристиками с помощью реакции гидросилилирования".


Группа химиков Санкт-Петербургского государственного университета провела исследования и выявила катализаторы, которые при добавлении к силикону придают ему новые свойства: материал начинает люминесцировать, а его термоустойчивость повышается до 320 °С. Разработка учёных поможет усовершенствовать системы терморегуляции на космических аппаратах, а также защитить подводные части кораблей.

Результаты исследований опубликованы в журнале Королевского химического общества Великобритании Catalysis Science and Technology.

Первые силиконовые материалы были открыты химиками ещё в начале прошлого столетия, в последние годы спрос на них постоянно растёт в связи с их устойчивостью к действию высоких и низких температур, хорошими электроизоляционными характеристиками, биологической инертностью, долговечностью и экологической безопасностью.

Сегодня силиконовые материалы используют в самых разных сферах: от кухонной утвари (например, форм для запекания) до военной промышленности и авиастроения. Силиконовые покрытия применяются в качестве защитных слоёв в военной, медицинской, автомобильной, космической промышленности и многих других сферах. Они эффективно защищают оборудование от различных проявлений влаги (дождя, пара, конденсата, сырости, соленой или хлорированной воды), препятствуют образованию плесени на контактах, обеспечивают защиту от пробоев изоляции и значительно увеличивают срок службы электрооборудования.

Одной из важнейших характеристик материала является высокая термоустойчивость. Разработанные университетскими учёными катализаторы позволяют заметно улучшить это свойство силиконов, а значит — повысить качество любой конечной продукции.

При комнатной температуре исходные силиконы, как правило, находятся в жидком состоянии, а для их отверждения требуется добавка катализатора, — рассказал старший преподаватель СПбГУ, руководитель проекта РФФИ, направленного на создание новых высокоэффективных каталитических систем, кандидат химических наук Михаил Кинжалов. — Как правило, в промышленности для этого используют комплексы платины, но они приводят к мгновенному отверждению силикона. Чтобы замедлить процесс, нужны дополнительные вещества, однако в итоге силиконы все равно получаются с относительно низкой термической устойчивостью. Нам удалось повысить термическую устойчивость образующегося силиконового покрытия до 320 ° С, что на 120 °С выше, чем для аналогичных силиконовых материалов, полученных с использованием прежнего катализатора.

vms Islamova RMДоктор химических наук, профессор СПбГУ Регина Исламова подчекнула — ещё одна уникальная особенность новых силиконовых материалов заключается в том, что они люминесцируют. Это свойство даёт возможность быстро и бесконтактно определять толщину силиконового покрытия по всему объекту и оперативно выявлять его недостатки — участки со слоем недостаточной толщины или вовсе лишенные покрытия.

Интервью Регины Маратовны культурно-политическому журналу «Э-Вести»

Сейчас Михаил и его команда работают над созданием новых версий катализаторов на базе других металлов, которые, как надеются химики, будут обладать ещё более интересными свойствами, чем иридиевые соединения. Научная группа Р. М. Исламовой занимается разработкой новых силиконов и материалов на их основе.

Список ссылок