Проблемы теоретической и экспериментальной химии

 

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ  

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

УРАЛЬСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

ИМЕНИ ПЕРВОГО ПРЕЗИДЕНТА РОССИИ Б. Н. ЕЛЬЦИНА 

 

УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК 

 
 
 

ПРОБЛЕМЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ  

И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ХИМИИ 

 

Тезисы докладов  

XXX Российской молодежной научной конференции  
с международным участием, посвященной 100-летию  

Уральского федерального университета 

 
 

Екатеринбург, 6–9 октября 2020 года 

 
 
 

 

 
 
 

Екатеринбург 

Издательство Уральского университета 

2020

 

УДК 351 
Печатается по решению 

  П 781 
оргкомитета конференции 

 
 
 
 
 
 

Редакционная коллегия: 

И.Е. Анимица, Н.Е. Волкова (отв. за вып.), С.А. Вшивков, 
Ю.П. Зайков, А.Ю. Зуев, В.Л. Кожевников, Л.К. Неудачина, 

В.И. Салоутин, А.П. Сафронов, В.Я. Сосновских, В.А. Черепанов 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

П781

Проблемы теоретической и экспериментальной химии : тез. докл. 

XXX Рос. молодеж. науч. конф. с междунар. участием, посвящ. 100летию Урал. федерал. ун-та, Екатеринбург, 6–9 окт. 2020 г. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2020. – 492 с.

ISBN 978-5-7996-3113-0

 
В сборнике представлены результаты исследований по пяти научным направ
лениям: физикохимии полимерных и коллоидных систем, аналитической химии, 
термодинамике и структуре неорганических систем, технологии и электрохимии 
неорганических материалов и органической химии.  

Для специалистов, занимающихся вопросами теоретической и эксперимен
тальной химии, а также студентов, аспирантов и научных сотрудников. 

 

УДК 351 

 
 
 

ISBN 978-5-7996-3113-0 
 Уральский федеральный университет, 2020 

 

 

 

СЕКЦИЯ ФИЗИКОХИМИИ  

ПОЛИМЕРНЫХ И КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМ 

Проблемы теоретической и экспериментальной химии – XXX 

СТО ЛЕТ НАУКЕ О ПОЛИМЕРАХ 

Вшивков С.А. 

Уральский федеральный университет 

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19 

 
В 2020 г. научная общественность мира отмечает столетие науки о полимерах. 
Появление новой науки обусловлено двумя причинами: 1) открытием новой материальной частицы, обладающей особыми свойствами; 2) практической значимостью. Основоположником науки о полимерах является профессор Фрайбургского университета Г. Штаудингер (Hermann Staudinger). В 1920 г. он первым 
ввел понятие «макромолекула» и предложил цепную теорию строения макромолекул. В 1953 г. Г. Штаудингеру была присуждена Нобелевская премия за существенный вклад в развитие науки о полимерах. 

Основателем науки о полимерах в СССР является В.А. Карги́н, академик  

АН СССР. Герой Социалистического Труда, Лауреат Ленинской премии и трех 
Сталинских премий, В.А. Каргин основал в 1956 г. в МГУ первую в СССР университетскую кафедру высокомолекулярных соединений (ВМС). Вторая в СССР 
университетская кафедра ВМС была создана профессором А.А. Тагер в Уральском государственном университете. С 1957 г. предмет «Высокомолекулярные 
соединения» включен в программу всех вузов, где изучаются химические дисциплины. Полимерные кафедры были созданы в Институте тонких химических 
технологий им. М.В. Ломоносова, Институте химии Ленинградского госуниверситета, Якутском госуниверситете, Воронежском госуниверситете, Томском 
госуниверситете, Нижегородском госуниверситете им. Н.И. Лобачевского, Башкирском госуниверситете, Самарском государственном техническом университете, Санкт-Петербургском государственном технологическом институте, Кабардино-Балкарском госуниверситете, Чувашском госуниверситете, Таджикском 
национальном университете и во многих других вузах. 

Первая в АН СССР лаборатория ВМС была создана в Институте органиче
ской химии В.В. Коршаком в 1938 г. Он установил ряд закономерностей процесса поликонденсации, впервые в СССР синтезировал волокнообразующие полиамиды, открыл новые реакции синтеза полимеров. 

В 1948 г. в Ленинграде создан Институт высокомолекулярных соедине
ний. Ведущие ученые возглавили исследования ключевых проблем науки о полимерах.  С.Н. Ушаковым разработаны принципы использования синтетических 
полимеров для создания лекарственных веществ. М.В. Волькенштейном,  
О.Б. Птицыным и Т.М. Бирштейн создана теория поворотной изомерии. Теория 
динамического поведения макромолекул разработана М.В. Волькенштейном и 
Ю.Я. Готлибом. С.Н. Даниловым и Н.И. Никитиным предложены новые методы 
получения производных природных полисахаридов. Разработаны основы синтеза стереорегулярных полимеров с использованием ионной полимеризации  
(Б.А. Долгоплоск, А.А. Коротков, Б.Л. Ерусалимский), а также высокотермостойких полимеров – полигетероариленов с использованием методов поликон

Проблемы теоретической и экспериментальной химии – XXX 
5 

 

денсации (М.М. Котон). Развиты исследования растворов полимеров методами 
молекулярной гидродинамики, динамо- и электрооптики, а также поляризованной люминесценции; изучен класс гибко- и жесткоцепных, а также мезогенных 
полимеров (В.Н. Цветков, В.Е. Эскин, С.С. Скороходов, Е.В. Ануфриева,  
М.Г. Краковяк). Развита теория и методы жидкостной хроматографии полимеров (Б.Г. Беленький). Разработаны основы ионообменной хроматографии биологически активных веществ на полимерных сорбентах (Г.В. Самсонов). Созданы 
уникальные методики изучения электрических и механических свойств полимеров на микрообразцах (П.П. Кобеко, Г.П. Михайлов Е.В. Кувшинский, М.И. Бессонов, Т.И. Борисова). Развитие методов ЯМР-, ИК- и Раман-спектроскопии 
привело к возникновению нового самостоятельного раздела науки – спектроскопии полимеров (В.Н. Никитин, А.И. Кольцов, Б.З. Волчек). Разработана теория 
ориентационной кристаллизации и на ее основе созданы практические способы 
упрочнения волокон и пленок (С.Я. Френкель, В.Г. Баранов). Созданы органические и специальные стекла для сверхзвуковой авиации (И.А. Арбузова, Д.Н. Андреев, Е.Н. Ростовский). Современные научные идеи развивают их ученики 
(Е.Ф. Панарин, В.В. Кудрявцев, Г.П. Власов, Б.А. Зайцев, Г.К. Ельяшевич,  
Ю.Н. Сазанов, А.А. Даринский) и новое поколение докторов наук (В.М. Светличный, В.Е. Шаманин, А.М. Бочек, В.Е. Юдин, С.В. Буров, В.Д. Паутов,  
А.В. Якиманский, А.В. Теньковцев, Т.Б. Тенникова, А.П. Филиппов, Т.Е. Суханова, В.Д. Красиков, А.А. Гуртовенко и др.). Под руководством членакорреспондента РАН, д.ф.-м.н. С.В. Люлина интенсивно развивается современное направление исследований: компьютерное моделирование полимерных систем. 

Институт элементоорганических соединений был организован в 1954 г. 

Огромный вклад в его создание внес президент Академии наук СССР Александр 
Николаевич Несмеянов, создавший новейшую элементоорганическую химию 
как самостоятельную научную дисциплину, связывающую органическую и неорганическую химию. В 1937 г. он первым синтезирует новый тип элементоорганических полимеров – полиорганосилоксаны. 

В 1959 г. основан первый в СССР специализированный журнал «Высокомо
лекулярные соединения». Аналогичный журнал в США “Polymer” был создан в 
1960 г. 

Термодинамические исследования растворов полимеров, проведенные в 

1930–1940-е гг. М. Хаггинсом, П. Флори, В.А. Каргиным, Ю.С. Липатовым,  
С.П. Папковым, А.А. Тагер и другими исследователями, показали, что большинство полимеров образуют истинные растворы. Это разрушило существующее в 
то время представление о растворах полимеров как о коллоидных системах.  

На основе развитой Н.Н. Семеновым теории цепных реакций была разрабо
тана теория цепной полимеризации. В создании основ теории значительную 
роль сыграли работы С.В. Лебедева, который впервые в мире синтезировал синтетический каучук. Основы теории поликонденсации разработаны У. Карозерсом, К. Марвелом, Г.С. Петровым и А.А. Ванштейдтом. Значительным собы

Проблемы теоретической и экспериментальной химии – XXX 

тием в химии полимеров явилось открытие К. Циглером и Дж. Натта метода 
синтеза нового типа ВМС – стереорегулярных полимеров.  

В 2010 г. суммарное производство полимеров достигло 200 млн т в год. 
Благодаря работам Г. Марка, Е. Гута, В. Куна, У.Г. Стокмайера, Я.И. Френке
ля, М.В. Волькенштейна, П.П. Кобеко, А.П. Александрова, С.Н. Журкова,  
В.А. Каргина, С.С. Медведева, К.А. Андрианова, В.В. Коршака и многих других 
ученых сформирована теория строения полимеров, согласно которой полимеры 
построены из гибких нитевидных молекул, способных изменять свою форму.  

Большой вклад в развитие науки о полимерах внесли также: С.С. Медведев (в 

области теории радикальной, анионной, катионной  и эмульсионной полимеризации), А.П. Александров (в области механической релаксации полимеров),  
Н.С. Ениколопов (в области создания композитных полимерных материалов), 
С.Н. Журков (основоположник кинетической теории прочности твердых тел), 
Г.В. Виноградов (основоположник реологии полимеров в СССР), В.А. Кабанов 
(в области твердофазной полимеризации, в исследованиях свойств растворов 
полиэлектролитов, биополимеров), Н.А. Платэ (в исследованиях реакций макромолекул, структуры и свойств привитых блоксополимеров, гребнеобразных 
полимеров, жидких полимерных кристаллов, биополимеров), Н.Ф. Бакеев (в исследованиях  взаимосвязи структуры и свойств аморфных и кристаллических 
полимеров, упрочнения ориентированных гибкоцепных полимеров, в изучении 
высокодисперсного ориентированного состояния полимеров), В.Н. Кулезнев (в 
области термодинамики, структуры и реологии смесей полимеров). 

В настоящее время существенный вклад в развитие современной науки о по
лимерах вносят исследования А.А. Берлина, А.Р. Хохлова, А.М. Музафарова, 
А.Б. Зезина, В.П. Шибаева, В.Г. Куличихина, А.Н. Озерина, А.Л. Волынского, 
А.Я. Малкина, А.Е. Чалыха и др. 

Последние годы ознаменовались огромными успехами в изучении строения и 

функций важнейших биологически активных полимеров. Стало возможным 
определение строения сложнейших природных ВМС. Установлен принцип строения нуклеиновых кислот и белков. Широкое развитие получили работы по изучению строения смешанных биополимеров, содержащих одновременно полисахаридную и белковую или липидную части и выполняющих ответственные 
функции в организме. Блестящие результаты достигнуты в области синтеза биополимеров. Был синтезирован циклический декапептид – антибиотик грамицидин, синтезирован пептид, воспроизводящий и по свойствам, и по строению 
фрагмент белкового гормона. Осуществлен полный синтез фермента – рибонуклеазы. Синтезирован пептидный фрагмент фермента N-ацетилглюкозамидазы 
(лизоцима). Разработаны методы синтеза полинуклеотидов. 

Практическая значимость науки о полимерах обусловлена их широким рас
пространением. Так, органические ВМС являются основой живой природы. 
Важнейшие соединения, входящие в состав растений, – полисахариды (целлюлоза, крахмал), лигнин, белки, пектиновые вещества – ВМС. Растительной массы на земле столь много, что количество содержащихся в ней ВМС выражается 

Проблемы теоретической и экспериментальной химии – XXX 
7 

 

колоссальным числом и превышает суммарное количество всех других органических соединений. Основу животного мира составляют также ВМС: белки, являющиеся главной составной частью почти всех веществ животного происхождения, мышцы, соединительные ткани, мозг, кровь, кожа, волосы, шерсть состоят из ВМС. Исключительную роль в жизнедеятельности животных и растений 
играют нуклеиновые кислоты. Они принимают участие в биохимическом синтезе белков. Основная часть земной коры состоит из оксидов кремния, алюминия и 
других многовалентных элементов, соединенных в макромолекулы. Кремниевый ангидрид [SiO2]n содержится в земной коре в виде полимера из чистого 
кремниевого ангидрида и сложных силикатов (силикатов алюминия). Наиболее 
распространенной модификацией кремниевого ангидрида является кварц. Полимерная окись алюминия [Al2O3]n встречается в виде минерала корунда и драгоценных минералов – рубина и сапфира.  

Лауреат Нобелевской премии Н.Н. Семенов называл XX век «веком полиме
ров». Однако его определение действительно и для XXI века. 

Проблемы теоретической и экспериментальной химии – XXX 

НАУКА О ПОЛИМЕРАХ В УРАЛЬСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ 

Адамова Л.В. 

Уральский федеральный университет 

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19 

 

В 2020 г. в мире отмечается столетие науки о полимерах. Почти 70 лет в развитии этой области принимали участие ученые и студенты Уральского университета. 

Работы в области полимеров начались в УрГУ в 1948 г. в лаборатории колло
идной химии при кафедре физической химии под руководством А.А.Тагер.  
В 1958 г. ею была создана кафедра высокомолекулярных соединений, которой 
профессор, д.х.н. А.А.Тагер руководила до 1986 г. В последующие годы кафедрой руководили: д.х.н., проф. М. В. Цилипоткина (1986–1988), к.х.н., доц.  
В. М. Андреева (1988–1991), д.х.н., проф. А. И. Суворова (1991–2001),  д.х.н., 
проф. С. А. Вшивков (2001–2016). Основное направление исследований, проводимых на кафедре с момента ее создания, связано с изучением термодинамики, 
структуры, фазовых переходов и свойств полимерных систем. 

За годы существования кафедры были выполнены фундаментальные работы 

по разработке новых полимерных сорбентов; пионерские исследования  реологии концентрированных растворов полимеров; работы, посвященные изучению 
и созданию новых пластифицированных полимерных систем. Важные исследования были проведены по изучению структуры растворов методом светорассеяния; применению метода ИК-спектроскопии для оценки взаимодействия компонентов полимерных систем. Метод позволил также осуществить новые подходы 
к целенаправленному регулированию экологической надежности и эксплуатационных свойств полимерных композиций. Термодинамические исследования растворов и смесей полимеров, выяснившие условия образования устойчивых систем, позволили создавать стабильные композиции с высоким уровнем целевых 
свойств. Проводятся исследования влияния механического и магнитного полей 
на фазовые переходы и структуру  растворов и смесей полимеров (в том числе 
жидкокристаллических). Важное место занимают исследования свойств экологически безопасных смесей синтетических и природных полимеров 

В последние годы осуществляется партнерское сотрудничество с Институтом 

электрофизики УрО РАН по созданию перспективных полимерных композитных материалов, содержащих наночастицы металлов и оксидов металлов. Проводятся исследования термодинамической совместимости и функциональных 
свойств магнитонаполненных полимерных композитов, в том числе редкосшитых гидрогелей на основе синтетических и биополимеров. В сотрудничестве с 
Уральским государственным медицинским университетом проводятся синтезы и 
термодинамические исследования биосовместимых гидрогелей, используемых в 
виде матриц (скаффолдов) для выращивания клеточных культур.  

Результаты работ опубликованы в многочисленных периодических изданиях, 

отражены в монографиях, включены в учебную литературу. 
 

Проблемы теоретической и экспериментальной химии – XXX 
9 

 

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА АМИНОЛИТИЧЕСКОЙ ДЕСТРУКЦИИ 

ОТХОДОВ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА 

Вохмянин М.А., Веснин Р.Л., Пятина В.В. 

Вятский государственный университет 
610000, г. Киров, ул. Московская, д. 36 

 

Проведен процесс аминолитической деструкции твердых бытовых отходов полиэтилентерефталата (ПЭТ) смесью аминоспиртов без применения катализатора. В результате реакции деструкции получен продукт N, N'-бис (2гидроксиэтил) терефталамид (БГЭТФА) (см. рисунок). 
 

 

Структурная формула продукта деструкции ПЭТ - N, N'-бис (2-гидроксиэтил) 

терефталамид 

 

Рассмотрена зависимость глубины прохождения реакции деструкции ПЭТ от 

времени, температуры и соотношения компонентов реакции. Выявлен наиболее 
оптимальный режим с большим выходом целевого продукта. 

Изучены физические и химические свойства продукта деструкции ПЭТ – рас
творимость, температура плавления и разложения, реакции элиминирования при 
быстром нагреве. 

Продукт деструкции ПЭТ изучен с помощью ИК-Фурье спектрометрии, газо
вой хромато-масс спектрометрии, ЯМР-анализа, высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс детектированием, термических методов анализа. 

На основании изучения строения и свойств полученного продукта деструк
ции ПЭТ определены основные направления использования диамида терефталевой кислоты: использования БГЭТФА в качестве мономера в процессе поликонденсации с получением нового олигомера, либо полимера, имеющего в своём 
строении бензольное кольцо, амидную группу и эфирную связь; использование 
БГЭТФА в качестве добавки для композиций на основе полярных полимеров 
(нитрильный каучук, поливинилхлорид, этиленвинилацетат, анкрилонитрил бутадиен стиролный пластик); применение БГЭТФА в качестве полиола при получении полиуретанов; использование БГЭТФА как хелатирующего агента для 
получения хелатных комплексов металлов (Cu, Zn, Fe, Mn, Co). 

В настоящее время получен олигомерный продукт на основе БГЭТФА со 

степенью полимеризации от 10 до 15.  

Проблемы теоретической и экспериментальной химии – XXX 

ВЛИЯНИЕ КОМПАТИБИЛИЗАТОРА НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ 

СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ ПОЛИПРОПИЛЕНА  

И ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО НАПОЛНИТЕЛЯ 

Горбачев А.В., Файзуллин И.З., Вольфсон С.И., Файзуллин А.З. 

Казанский национальный исследовательский технологический университет 

420015, г. Казань, ул. К. Маркса, д. 68 

 

В настоящее время полимеры и композиционные материалы на их основе всё 
больше приходят на замену таких конструкционных материалов, как железобетон, металл, дерево. Возможности полимерных материалов чрезвычайно широки 
благодаря многообразию полимеров и наполнителей. 

Известно, что для повышения эксплуатационных свойств композиционных 

материалов в них вводят совместители (компатибилизаторы), которые дают 
возможность улучшения взаимодействия неполярной полимерной матрицы с 
полярными наполнителями. В связи с этим, целью настоящей работы явилось 
исследование влияния введения в рецептуру различных дозировок компатибилизатора на свойства композиционных материалов на основе полипропилена и 
целлюлозного наполнителя 

В качестве полимерного связующего для получения композиционного мате
риала был использован полипропилен марки PP R003 EX/1 производства ПАО 
«СИБУР холдинг». В качестве наполнителя использовалось целлюлозные древесные волокна хвойных пород марки FIF 400 с толщиной и длинной волокна в 
35 и 2000 мкм, соответственно, в дозировке 3 мас. %. В роли компатибилизатора 
использовался сополимер этилена с пропиленом, модифицированный малеиновым ангидридом марки Fusabond P353 в дозировке от 1 до 5 мас. %. Для термической стабилизации добавлялся антиоксидант марки Ирганокс 1010 в дозировке 0.1 мас. %. 

Композиционные материалы получали в смесительной камере с винтообраз
ными роторами «Measuring Mixer 350E», которая устанавливалась на лабораторную станцию «Plasti-Corder®Lab-Station» (Brabender, Германия). Скорость вращения роторов составляла 90 об/мин, температура камеры 190 °C, при продолжительности смешения 11 минут. Образцы для испытаний получали на инжекционно-литьевой машине Кrauss Мaffei СlassiX CX 50-180 (Германия). 

Было показано, что введение Fusabond P353 позволяет улучшить совмести
мость полипропилена с целлюлозным наполнителем. Максимальное значение 
свойств достигается в композициях при дозировке Fusabond P353 1 мас. % – 
прочность при растяжении (ГОСТ11262-80) и модуль упругости при изгибе 
(ГОСТ 9550-81) увеличиваются на 65 % и 10 %, соответственно. При этом увеличение модуля упругости при растяжении (ГОСТ 9550-81) на более 25 % 
наблюдалось у композиций с 5 мас. % содержанием компатибилизатора. 

В ходе исследований было выявлено, что наиболее оптимальной дозировкой 

компатибилизатора Fusabond P353 в композициях является 1 мас. %.