Анотація до роботи:

Гуменна М. А. Синтез і дослідження поліедральних олігосилсесквіоксан-поліолів та органо-неорганічних нанокомпозитів на їх основі. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.06 – хімія високомолекулярних сполук. – Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України, Київ, 2008.

Дисертацію присвячено розробці способів функціоналізації суміші гідроксил- та аміновмісних олігосилсесквіоксанів і розробці методів отримання нових типів органо-неорганічних композитів на її основі. Синтезовано і детально охарактеризовано суміш поліедральних олігомерних силсесквіоксанів, що містить гідроксильні та третинні аміногрупи в органічному обрамленні силсесквіоксанового ядра (POSS-M). На її основі розроблено способи отримання похідних POSS-M з кінцевими бутильними, октадецильними, карбоксильними, ацетильними групами та їх комбінацією, а також з ізоціанатними групами. Встановлено істотний вплив хімічної природи введених функціональних груп на структуру і властивості синтезованих сполук.

На основі POSS-M розроблено методи отримання йоновмісних сегментованих олігоетеруретансилсесквіоксанів, йоновмісних поліетеруретанів з підвищеним вмістом кремнію, а також поліуретанів та сегментованих поліетеруретанів розгалуженої та сітчастої будови. Встановлено характер впливу умов синтезу на структуру отриманих нанокомпозитів. Досліджено фізико-механічні, поверхнево-активні властивості, стійкість до термоокиснювальної деструкції, йонну провідність синтезованих сполук в залежності від їх хімічної будови.

Аналіз літературних даних показав перспективність використання як нанонаповнювачів для отримання ОНК реакційноздатних октаедральних олігомерних силсесквіоксанів. Однією з альтернатив цим сполукам є більш доступні суміші поліфункціональних реакційноздатних олігомерних силсесквіоксанів. Актуальною є розробка методів їх функціоналізації та отримання нових типів наноструктурованих олігомерів і полімерів на їхній основі, а також встановлення зв’язку між хімічним складом, структурою та властивостями одержаних сполук.

1. Синтезовано і детально охарактеризовано суміш олігомерних силсесквіоксанів з аміно- і гідроксильними групами в органічному обрамленні силсесквіоксанового ядра, що містить в своєму складі поліедральні структури (POSS-M). Вперше показано суттєвий вплив на молекулярно-масові характеристики даних сполук сітки Н-зв’язків, сформованої за рахунок великої кількості гідроксильних груп, яка не може бути повністю зруйнована в розчині елюенту.

2. Вперше розроблено способи отримання похідних POSS-M з кінцевими бутильними, октадецильними, карбоксильними, ацетильними групами та їх комбінацією, а також з ізоціанатними групами. Встановлено, що хімічна природа введених функціональних груп істотно впливає на визначення молекулярних мас методом ГПХ, а також структуру синтезованих сполук. Залежно від типу замісників та їх комбінації спостерігали як повну аморфізацію структури, так і збільшення впорядкованості.

3. Вперше розроблено метод синтезу плівкотвірних йононогенних олігоетеруретансилсесквіоксанів, що містять в оганічній складовій сульфо- та карбоксильні групи, реакцією POSS-M з ізоціанатним форполімером та наступною взаємодією вільних NСО груп з 2-аміноетилсульфокислотою, амінооцтовою кислотою або диметиламіноетанолом.

4. Вперше показано, що отримані аніоногенні сегментовані олігоетеруретансилсесквіоксани є поверхнево-активними речовинами. Значення граничної поверхневої активності є величиною порядку 10⁴ Нм²/кмоль, що близько до такої для біанкерних ПАР. Модифікування синтезованими ПАР поверхні трекових мембран веде до її гідрофілізації та підвищення негативного заряду.

5. З використанням золь-гель методу вперше синтезовано плівкотвірні йоногенні поліетеруретани на основі POSS-М, ізоціанатопропілтриетоксисилану, ізоціанатного форполімеру, а також солей аміносульфокислот. Встановлено, що рівень йонної провідності в атмосфері сухого азоту при кімнатній температурі залежить від природи кінцевих груп в органічному обрамленні цих сполук, тоді як за підвищених температур значення провідності всіх синтезованих зразків близькі і становлять близько 10^-5 См/см.

6. Вперше розроблено методи синтезу плівкотвірних сегментованих поліуретанів та поліетеруретанів розгалуженої та сітчастої будови на основі POSS-M та діізоціанату або ізоціанатного форполімеру при їх різних співвідношеннях. Методом рентгенографії та атомної силової мікроскопії доведено, що умови синтезу впливають на процеси мікрофазового розділення в матеріалах. Врезультаті цих процесів виділяються збагачені неорганічною фазою нанорозмірні кластери, які утворюють паракристалічну макрогратку різного ступеню впорядкованості.

Публікації автора:

1.Полиуретаны на основе полиэдральных олигосилсесквиоксанов (POSS) (обзор) / М. А. Гуменная, А. В. Шевчук, Н. С. Клименко, В. В. Шевченко // Полімерний журнал. – 2007. – 29, № 3. – С. 177–185.

Дисертантка здійснювала аналіз літератури, брала участь в написанні статті.

2.Модифікування мембран олігосилсесквіоксанвмісними поверхнево-активними сполуками / М. А. Гуменна, О. В. Шевчук, П. В. Вакулюк, М. Я. Вортман, Н. С. Клименко, А. Ф. Бурбан, В. В. Шевченко // Наукові записки НаУКМА. – 2007. – Т. 66 : Хім. науки і техн. – С. 3–7.

Дисертантка брала участь у плануванні експерименту, синтезі поверхнево-активних сполук, їх характеризації, аналізі отриманих результатів та написанні статті.

3.Влияние химической природы концевых групп на структуру и свойства амино- и гидроксилсодержащих олигомерных силсесквиоксанов / М. А. Гуменная, А. В. Шевчук, В. В. Бойчук, Н. С. Клименко, В. В. Шевченко // Доповіді НАН України. – 2007. – № 10. – С. 128–134.

Особистий внесок дисертанта полягає в синтезі сполук, проведенні експериментальних досліджень, аналізі отриманих результатів та написанні статті.

4. Исследование смеси олигомерных силсесквиоксанов методами гель-проникающей хроматографии и матричной лазерно-активированной десорбции/ионизации / Н. С. Клименко, М. А. Гуменная, А. В. Шевчук, В. В. Бойчук, С. В. Снегир, В. А. Покровский, В. В. Шевченко // Доповіді НАН України. – 2007. – № 12. – С. 132–138.

Внесок дисертанта полягає в синтезі олігомерних силсесквиоксанів, аналізі результатів експериментальних досліджень та написанні статті.

5. Structure of segmented poly(ether urethane)s containing amino and hydroxyl functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) / V. N. Bliznyuk, T. A. Tereshchenko, M. A. Gumenna, Yu. P. Gomza, A. V. Shevchuk, N. S. Klimenko, V. V. Shevchenko // Рolymer. – 2008. – Vol. 49, № 9. – P. 2298–2305.

Дисертантка брала участь у плануванні експерименту, отриманні зразків, дослідженні їх властивостей, аналізі експериментальних даних та написанні статті.

6. Синтез и структура сегментированных полиэфируретанов на основе смеси полиэдральных олигосилсесквиоксанов / Ю. П. Гомза, В. Н. Близнюк, М. А. Гуменная, А. В. Шевчук, Н. С. Клименко, В. В. Шевченко // Доповіді НАН України. – 2008. – № 10. – С. 142–145.

Дисертантка синтезувала сегментовані поліетеруретани, брала участь у плануванні експериментальних досліджень, аналізі їх результатів, написанні статті.

7. Gumenna M. A. Synthesis and properties of polyurethanes based on polyhedral oligo (silsesquioxane polyol) s / M. A. Gumenna, T. A. Tereshchenko, V. V. Shevchenko // Полімери спеціального призначення : IV Українсько-Польська наук. конф., 11–14 вересня 2006 р. : тези доп. – Дніпропетровськ, 2006. – С. 11.

8. Полиэфируретаны на основе смеси полиэдральныхолигомерных силсесквиоксанов / М. А. Гуменная, А. В. Шевчук, Н. С. Клименко, Т. А. Терещенко, М. Я. Вортман, В. Н. Близнюк, В. В. Шевченко // Наука о полимерах 21-му веку :
IV Всерос. Каргинская конф., 29 января – 2 февраля 2007 г., Россия, Москва : тезисы устных и стендових докладов. – М., 2007. – Т. 2. – С. 108.

9. Синтез и свойства олигосилсесквиоксансодержащих амфифильных соединений / М. А. Гуменная, А. В. Шевчук, М. Я. Вортман, Н. С. Клименко, В. В. Шевченко // Мембранні та сорбційні процеси та технології : міжнар. наук. конф., 5–7 березня 2007 р. : тези доповідей. – К., 2007. – С. 23.

10. Гуменная М. А. Синтез, структура и свойства полиэдральных олигомерных силсесквиоксанов содержащих различные функциональные группы в органических радикалах / М. А. Гуменная, А. А. Фоменко // Современные проблемы науки о полимерах: ІІІ Санкт-Петербургская конф. молодых учёных с междунар. участием, 17–19 апреля 2007 г., Россия, Санкт-Петербург : тезисы докладов. – СПб., 2007. – С. 32.

11. Гуменная М. А. Сегментированные полиуретаны на основе амино- и гидроксилсодержащих олигомерных силсесквиоксанов / М. А. Гуменная, А. А. Фоменко // V Всеукр. конф. молодих вчених та студентів з актуальних питань хімії, 21–25 травня 2007 р. : тези доповідей. – Дніпропетровськ, 2007. – С. 118.

12. Модифікування поверхні трекових мембран йоногенними олігоуретансилсесквіоксанами / П. В. Вакулюк, А. Ф. Бурбан, М. А. Гуменна, М. Я. Вортман, Н. С. Клименко, В. В. Шевченко // “Экологическая и техногенная безопасность. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов” :
XV междунар. науч.-тех. конф., 11–15 июня 2007 р. : сб. науч. трудов. – Бердянск., 2007. – Том 2. – С. 61–70.

13. Структура та діелектричні властивості гібридних матеріалів на основі ПОСС / А. А. Фоменко, В. В. Клепко, Ю. П Гомза., С. Д Несін, М. А. Гуменна, Н. С. Клименко, В. В. Шевченко // ХІ Українська конф. з високомолекулярних сполук, 1–5 жовтня 2007 р. : тези доповідей. – Дніпропетровськ, 2007. – С. 111.

14. Гуменна М. А. Аніоногенні поліетероуретани на основі суміші поліедральних олігомерних силсесквіоксанів отримані золь-гель методом / М. А. Гуменна, А. О. Фоменко, Н. С. Клименко // Мембранні та сорбційні процеси і технології : XIX Український семінар, 20–21 березня 2008 р. : тези доповідей. – К., 2008. – С. 17.

15. Polyhedral olygomeric silsesquioxanes containing isocyanate groups in organic shell of silsesquioxane core. Synthesis and characterization / M. A. Gumenna, A. O. Fomenko, N. S. Klimenko, V. V. Shevchenko // Polymers of special application : V Polish-Ukrainian conference, June 17–19 of 2008, Poland, Radom-wita Katarzina : abstracts. – Radom-wita Katarzina, 2008. – P. 40– 41.

16. Гуменная М. А. Синтез и характеризация органо-неорганических композитов на основе смеси полиэдральных олигомерных силсесквиоксанов (POSS-M) и диизоцианатов / М. А. Гуменная, Н. С. Клименко, В. В. Шевченко // ВМС-2008 : VI Відкрита українська конф. молодих вчених з високомолекулярних сполук, 30 вересня – 3 жовтня 2008 р. : тези доповідей. – К., 2008. – С. 30.