ODDĚLENÍ ŘÍZENÝCH POLYMERIZACÍ

 Vedoucí: Ing. Petr Vlček, DrSc

Výzkum

Výzkumná činnost oddělení je zaměřena na studium metod řízené polymerní syntézy iontovými a radikálovými procesy a přípravu polymerů a kopolymerů s predeterminovanými parametry, založených hlavně na polárních a nepolárních vinylových monomerech.

1. Aniontová polymerizace styrenu, akrylových a methakrylových esterů komplexními iniciátory (ligated anionic polymerization LAP), pro kterou byl vyvinut původní iniciační systém, umožňující tzv. „živou“ polymerizaci. Tento postup vede k polymerům s přesně definovanými a předem volitelnými parametry, jako je např. délka řetězců a jejich mikrostruktura, k blokovým a roubovaným kopolymerům s řízenou délkou bloků a jejich chemickým složením. S využitím modelových systémů se podrobně studuje mechanismus jednotlivých stupňů polymerizačního procesu a vztah mezi chemickou strukturou komplexního iniciátoru a jeho iniciační účinností. Blokové kopolymery nalézají uplatnění v řadě aplikací, jako je např. kompatibilizace polymerních směsí nebo velmi účinná stabilizace vodných a nevodných disperzí, použitelná při výrobě barev a laků ředitelných vodou (tzv. waterborn systems).

2. Intenzivně je studována moderní řízená radikálová polymerizace s přenosem atomu halogenu (atom-transfer radical polymerization ATRP), která je ve srovnání s iontovými procesy jednodušší a levnější, a tedy i výhodnější pro technické aplikace. Byly vyvinuty nové iniciační systémy pro syntézu blokových kopolymerů a multifunkční makroiniciátory, vedoucí k roubovaným a hřebenovitým kopolymerům. Uvedenou metodou jsou syntetizovány prekurzory amfifilních tri- a víceblokových kopolymerů s hydrofilními a hydrofobními bloky, použitelných jako povrchově aktivní látky v řadě technologií. Dále se připravuje vývoj tenkých polymerních filmů metodou ATRP, zakotvených na tuhých substrátech, určených např. pro separaci proteinů.

3. Pozornost je věnována i kationtové polymerizaci isobutylenu, styrenu a jeho derivátů s využitím originálního iniciačního systému, který umožňuje polymerizovat i při zvýšené teplotě. Lze tak připravovat polyisobutylenové makromonomery, blokové a roubované kopolymery a reaktivní polymery s různými funkčními skupinami. Studuje se syntéza amfifilních kopolymerů kombinací kationtové a radikálové polymerizace, které obsahují polyisobutylenové řetězce, vhodně modifikující jejich mechanické vlastnosti. Tyto produkty jsou využitelné v biomedicinální oblasti, např. jako materiál pro různé implantáty. Podobně lze připravit roubované kopolymery s polyisobutylenovým hlavním řetězcem (páteří) a chemicky různými rouby, které jsou vhodnými kompatibilizátory polymerních směsí, obsahujících butylkaučuk, případně i polyolefiny.

4. Metoda řízené radikálové polymerizace je dále aplikována na vývoj polymerních materiálů z obnovitelných zdrojů, tzv. „zelených“ polymerů. Základem je celulosa a její deriváty, které lze cestou ATRP roubovat jednak na povrchu částic celulosy v heterogenní fázi, a získat tak celulosová plniva do polymerních kompozitů s řízenou adhezí na mezifázovém rozhraní. Takové kompozity budou využitelné jako izolační nebo výplňové materiály, např. ve stavebnictví. Dalším studovaným směrem je roubování derivátů celulosy (esterů, etherů) na molekulární úrovni, vedoucí k novým materiálům typu roubovaných kopolymerů s celulosovou páteří a chemicky různými rouby, které do produktu vnesou požadované aplikační a mechanické vlastnosti. Řízená kopolymerizace umožňuje připravovat kopolymery s regulovatelnou hustotou a délkou roubů a jejich chemickým složením, což nabízí širokou škálu nových polymerních látek.