The object of research, development or design (in Russian) : 1-й объект: Получение новых амфифильных мономеров и синтез полимерных бетаинов с помощью метода обратимой радикальной полимеризации (RAFT). Идентификация и характеристика амфифильных мономеров и полимеров. 2-й объект: Исследование влияния электростатических и гидрофобных сил на самоорганизацию и реологию амфифильных полибетаинов. 3-й объект: Исследование механизма кристаллизации парафинов. Результаты, полученные в 2022 и 2023 годах, представлены в виде краткой информации под инвентарными номерами № 0322РК00217 и № 0323РК01845 соответственно.

The object of research, development or design (in Kazakh) : 1-міндет: Жаңа амфифилді мономерлерді алу және Қосылу-фрагментация тізбегін тасымалдайтын қайтымды полимерлену (RAFT) арқылы полимерлі бетаиндерді синтездеу. Амфифилді мономерлер мен полимерлердің идентификациясы және сипаттамасы. 2-міндет: Амфифилді полибетаиндердің өздігінен шоғырлануы мен реологиясына электростатикалық күш пен гидрофобтық күштің әсерін зерттеу. 3-міндет: Парафиндердің кристалдық нуклеация механизмін зерттеу 2022 және 2023 жылдары алынған нәтижелер сәйкесінше № 0322РК00217 және № 0323РК01845 түгендеу нөмірлерімен қысқаша мәліметтер түрінде келтірілген.

Aim of work (in Russian) : Цели исследования этого предложения: 1) разработка эффективных методологий синтеза амфифильных полибетаинов с контролируемой молекулярной массой и составом живой радикальной полимеризацией, 2) понимание структурно-свойственной взаимосвязи образующегося амфифильного полибетаина методом молекулярного динамического моделирования, 3) исследовать механизм нуклеации кристаллов парафина с без амфифильных полибетаинов, используя микрофлюидное устройство, разработать математическую модель для объяснения механизма.

Aim of work (in Kazakh) : бақыланатын молекулалық массасы (ММ) бар амфифилді полибетаиндер синтезінің тиімді әдістемелерін және құрамын тірі радикалды полимерлену арқылы құру, 2) молекулалық динамикалық модельдеу арқылы алынған амфифилді полибетаиннің құрылымдық-қасиеттік байланысын түсіндіру, 3) микрофлюидті құрылғыны пайдаланып, амфифилді полибетаиндер қосылған/қосылмаған парафин нуклеациясының негізгі механизмін зерттеу және оны түсіндіру үшін математикалық үлгісін жетілдіру.

Методы исследования (на русском) : Структурные, физико-химические, гидродинамические, конформационные и термические свойства гидрофобно-модифицированных полимеров были изучены с помощью динамического рассеяния света, Zetasizer, Крио-трансмиссионная электронная микроскопия (крио-ТЭМ), Инфрокрасная спектроскопия (ИК), Ядерный магнитный резонанс (ЯМР), Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), Гель проникающая хроматография (ГПХ), Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) и Термогравиметрический анализ (ТГА).

Методы исследования (на казахском) : Гидрофобты-түрлендірілген полимерлердің құрылымдық, физико-химиялық, гидродинамикалық, конформациялық және термиялық қасиеттері жарықтың динамикалық шашырауы, Zetasizer, Крио-трансмиссионды электрондық микроскопия (крио-ТЭМ), Инфро қызыл спектроскопия (ИҚ), Ядролы магнитті резонанс (ЯМР), Сканирлеуші электрондық микроскопия (СЭМ), Дифференциалды сканерлеу калориметриясы (ДСК), Гель өтімді хромотография (ГӨХ) және Термогравиметриялық анализ (ТГА) әдістерімен зерттелінді.

Obtained results and novelty (in Russian) : Были синтезированы четыре полисульфобетина: P(SBMAm), P(SB1VI), P(SB2VP), P(SB4VP) и пять гидрофобно модифицированных алкиламинокротонатов и их поликарбоксибетины: P(OACRO-MAA), P(DACRO-MAA), P(TACRO-MAA), P(HACRO-MAA), P(ODACRO) методом RAFT и свободнорадикальной полимеризации. Их гидродинамические и конформационные характеристики исследованы с помощью ИК-Фурье, ЯМР и рентгеновской дифракции (XRD). Молекулярные массы изучены методом ГПХ, а термические свойства — с помощью ТГА и ДСК. Самосборка поликарбоксибетинов и полисульфобетинов исследовалась при различных pH (1, 4, 8, 12) с использованием ТЭМ для морфологии и DLS для оценки полидисперсности. Определены изоэлектрические точки (ИЭТ) амфифильных полибетинов с помощью DLS и дзета-потенциала — от 1,2 до 1,7. Свойства самосборки моделированы методом молекулярной динамики. Для исследования нуклеации установлен микрофлюидный аппарат и протестированы углеводороды (C10, C16, C24, C36) с полимером и без. Измерены процент кристаллизованных капель при переохлаждении. Для прогнозирования WAT разработаны три модели (LSSVM, RNN, ANFIS) на основе данных (81 эксперимент) по температуре застывания, содержанию парафина и плотности масла. LSSVM показала наилучшую точность (R² = 0,9893, RMSE = 0,1655). 3 научные статьи опубликованы в базах Web of Science и Scopus: Fuels, Polymers, Eurasian Journal of Chemistry, а также представлены на 3 международных конференциях.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Төрт полисульфобетаин: P(SBMAm), P(SB1VI), P(SB2VP), P(SB4VP және бес гидрофобты түрлендірілген алкиламинокротонаттар мен олардың поликарбоксибетаиндері: P(OACRO-MAA), P(DACRO-MAA), P(TACRO-MAA), P(HACRO-MAA), P(ODACRO) RAFT және еркін радикалды полимеризация әдісімен синтезделді. Олардың гидродинамикалық және конформациялық сипаттамалары ИК-Фурье, ЯМР және рентгендік дифракция (XRD) әдістері арқылы зерттелді. Молекулалық массалары ГӨХ әдісімен, ал жылу қасиеттері ТГА және ДСК әдістерімен зерттелді. Поликарбоксибетаиндер мен полисульфобетаиндердің өздігінен жиналуы әртүрлі рН мәндерінде (1, 4, 8, 12) ТЭМ арқылы морфологиясын және DLS арқылы полидисперстілігін зерттеу әдістерімен зерттелді. Амфифильді полибетаиндердің изоэлектрлік нүктелері (ИЭН) DLS және дзета-потенциал өлшеу әдістері арқылы анықталды – 1,2-ден 1,7-ге дейін. Өздігінен жиналу қасиеттері молекулалық динамика әдісімен модельденді. Нуклеацияны зерттеу үшін микрофлюидтік аппарат орнатылып, полимермен және полимерсіз көмірсутектер (C10, C16, C24, C36) тестіленді. Суперсалқындату арқылы кристалданған тамшылардың пайызы есептелді. WAT болжамын жасау үшін қату температурасы, парафин мөлшері және мұнай тығыздығына негізделген үш модель (LSSVM, RNN, ANFIS) әзірленді. LSSVM моделі ең жоғары дәлдік көрсетті (R² = 0,9893, RMSE = 0,1655). Ғылыми нәтижелер Web of Science және Scopus базасындағы журналдар: Fuels, Polymers, Eurasian Journal of Chemistry- де 3 мақала жарияланды, 3 халықаралық конференцияларда баяндалды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Полимерные ингибиторы, полученные на основе амфифильных полибетаинов в Казахстане, отличаются высокой технологичностью, многофункциональностью и экологичностью. Эти ингибиторы эффективно предотвращают парафинообразование в нефтепроводах, что снижает эксплуатационные затраты и повышает эффективность транспортировки нефти. В экономическом плане это проявляется в сокращении расходов на обслуживание, поддержке импортозамещения, росте внутреннего рынка и увеличении потребностей нефтегазовой отрасли. Также наблюдается привлечение инвестиций в развитие технологий и создание новых рабочих мест. Значительный экспортный потенциал данных ингибиторов способствует дальнейшему экономическому развитию страны.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Қазақстанда амфифильді полибетаиндер негізінде алынған полимерлік ингибиторлар жоғары технологиялылығымен, көпфункционалдылығымен және экологиялық қауіпсіздігімен ерекшеленеді. Бұл ингибиторлар мұнай құбырларында парафин түзілуін тиімді түрде болдырмайды, бұл пайдалану шығындарын азайтып, мұнай тасымалдау тиімділігін арттырады. Экономикалық тұрғыдан бұл техникалық қызмет көрсету шығындарын қысқартуға, импортты алмастыруды қолдауға, ішкі нарықтың өсуіне және мұнай-газ саласындағы сұраныстардың артуына әкеледі. Сонымен қатар, технологияларды дамытуға инвестициялар тартып, жаңа жұмыс орындарын ашуға ықпал етеді. Осы ингибиторлардың елеулі экспорттық әлеуеті елдің экономикалық дамуына қосымша серпін береді.

Level of implementation (in Russian) : Не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : Енгізілген жоқ

Efficiency (in Russian) : Традиционные ингибиторы воска начинают проявлять эффективность при концентрации 5000 ppm. В отличие от них, цвиттерионные полимеры демонстрируют значительную эффективность уже при значительно более низких концентрациях, начиная с 500 ppm. Эта характеристика делает цвиттерионные полимеры существенно более эффективными в ингибировании парафина, поскольку они требуют значительно меньших дозировок для достижения сопоставимых или даже лучших результатов. Кроме того, синтез цвиттерионных полимеров проще и экономически эффективнее, что делает их более привлекательными для промышленного применения. Их амфифильные свойства способствуют образованию стабильных суспензий парафина, тем самым уменьшая скорость осаждения. В данной работе синтезированные мембраны с добавлением цвиттерионных полимеров показали высокую эффективность в отборе NaCl из соленой воды и высокий поток, что делает их перспективными для использования в системах опреснения воды. Таким образом, цвиттерионные полимеры обеспечивают не только высокую эффективность в ингибировании парафина, но и экономически целесообразное решение для управления парафиновыми отложениями в различных промышленных процессах, а также перспективное решение для опреснения воды.

Efficiency (in Kazakh) : Дәстүрлі парафин ингибиторлары тиімділігін 5000 ppm концентрациясынан бастап көрсетеді. Цвиттерионды полимерлердің дәстүрлі ингибиторлардан айырмашылығы, төмен концентрацияда, яғни 500 ppm-ден бастап, айтарлықтай тиімділікті көрсетеді. Бұл сипаттама цвиттерионды полимерлерді парафинді ингибирлеу үшін айтарлықтай тиімді етеді, себебі олар жақсы нәтижеге қол жеткізу үшін едәуір төмен дозаларды қажет етеді. Сонымен қатар, цвиттерионды полимерлердің синтезі қарапайым және экономикалық тиімді, бұл оларды өнеркәсіптік қолдануға тартымды етеді. Олардың амфифильді қасиеттері парафиннің тұрақты суспензияларын қалыптастыруға ықпал етіп, парафин кристалдануын азайтады. Сонымен қатар, бұл жұмыста синтезделген мембранаға цвиттерионды полимерлерді қосу арқылы NaCl тұзын тұзды судан тиімді түрде бөліп алумен қатар жоғары ағын көрсеткені байқалды, бұл оларды теңіз суын тұшыландыру үшін эффективті етеді. Сондықтан, цвиттерионды полимерлер парафинді ингибирлеуде жоғары тиімділікті ғана емес, сонымен қатар әртүрлі өнеркәсіптік процестерде парафинді кристалдануды болдырмау үшін экономикалық тұрғыдан қолайлы шешімді қамтамасыз етеді.

Field of application (in Russian) : Новая полимерная система может быть широко использована в качестве ингибиторов парафинообразования при транспортировке нефти, очищающих мембран для воды, а также в медицине в виде пленок для транспортировки лекарственных веществ.

Field of application (in Kazakh) : Мұнай тасымалдау кезінде парафин түзілуін тежейтін ингибиторлар ретінде, су тазалаушы мембрана және медицинада дәрілік заттарды тасымалдаушы үлдірлер ретінде кеңінен қолданылуы мүмкін жаңа полимерлік жүйе.