Российские ученые получили прекурсоры – исходные вещества – для создания высокопрочных углеродных волокон. Это позволит создать углеродное волокно с новыми характеристиками для применения в высокотехнологичных отраслях промышленности. Статья ученых опубликована в Journal of Polymer Research.

Одним из последних достижений современной синтетической химии полимеров является разработка методов контролируемой радикальной полимеризации (Reversible Deactivation Radical Polymerization). Их достоинства заключаются в возможности управления молекулярным весом получаемых полимеров за счет варьирования соотношения между инициатором и мономером, а также одновременным пофрагментарным ростом цепей, который обуславливает узкое молекулярно-массовое распределение.

Ученые разработали новый метод получения сополимера акрилонитрила, позволяющего создавать прекурсор для высококачественных углеродных волокон с высокими прочностью и модулем упругости.

Для получения этих сополимеров исследователи впервые применили контролируемую радикальную полимеризацию по механизму с переносом атома (Atom Transfer Radical Polymerization, ATRP) с использованием в качестве катализатора комплекса бромида меди.

Благодаря высокой эффективности инициирования и пофрагментарному росту цепи, указанный метод позволяет получать узкодисперсные сополимеры с заданными значениями молекулярной массы.

В результате проведенных экспериментов ученые получили образцы со значениями молекулярной массы более 70 килодальтонов и узким молекулярно-массовым распределением. Достоинства предложенного метода заключаются в использовании катализатора в концентрации на уровне сотых долей процента, а также высокой скорости протекания процесса, что обусловлено использованием глюкозы в качестве активатора реакции.

«Задачей нашей работы является разработка метода получения сополимера на основе акрилонитрила, который используется в качестве сырья для производства углеродного волокна. Иными словами, мы хотим улучшить одну из стадий в процессе производства углепластиков, которые применяются в качестве перспективных конструкционных материалов в авиации, машиностроении, строительстве и спортивной индустрии. Ведь качество готового изделия зависит от того, какое сырье используется в ходе его изготовления. Мы как раз и решаем проблему улучшения качества сырья для производства углеволоконных материалов», – отметил Иван Гришин.