У 1975 році на основі лабораторії фізико-хімічних властивостей поліуретанів, яка була виокремлена наприкінці 1971 року. з відділу фізикохімії полімерів, створений відділ  фізикохімії термопластичних полімерів, опісля перейменований у відділ фізикохімії блок-кополімерів і полімерних систем, а згодом у відділ модифікації полімерів.

      Засновник і завідувач відділу – доктор хімічних наук, професор, член-кореспондент НАН України, заслужений діяч науки і техніки України Ю.Ю. Керча.

      Основним напрямом наукової діяльності відділу є структурно-хімічна і структурна модифікація та механохімія синтетичних гетероланцюгових, природних полімерів і їх систем.

      До основних наукових досягнень відділу слід віднести результати досліджень поліуретанів різної хімічної будови з урахуванням молекулярної маси та співвідношення їх вихідних складових, і шляхів їх хімічної, структурно-хімічної та структурної модифікації.

      Залежно від молекулярної маси гліколевої складової поліуретани підрозділені на: 1 – поліуретани на основі низькомолекулярних гліколів (термопластичні поліуретани); 2 – зшиті низькомолекулярними тріолами, поліуретани на основі олігомерних гліколів (еластомери); 3 – лінійні поліуретани, що містять як низькомолекулярні, так і олігомерні гліколеві складові (термоеластопласти), які одержали назву сегментованих.

      Якщо кристалізація поліуретанів на основі низькомолекулярних гліколів іде за рахунок всього полімерного ланцюга, то для зшитих  поліуретанів на основі олігомерних гліколіз – тільки за рахунок останніх, тобто здатність поліуретану цього типу до кристалізації визначається виключно здатністю до кристалізації олігогліколевої складової.

      Вивчені термодинамічні та кінетичні властивості термопластичних поліуретанів та з`ясовано вплив на ці властивості концентрації та характеру розподілу уретанових груп у ланцюзі, роль водневих зв`язків у структуроутворенні поліуретанів. Установлені особливості структури та термодинамічна поведінка бінарних статистичних кополімерів з багатокомпонентною гліколевою складовою.

      Зокрема, встановлено, що множинні температурні переходи у гомо- і кополімерах зі статистичним розподілом ланок обумовлені поліморфними перетвореннями у  кристалічній фазі та плавленням її з подальшою рекристалізацією.

      Виявлено три типи здатних до кристалізації статистичних кополімерів, які відрізняються діаграмою склад–температура плавлення.

      Встановлено також, що на відміну від вихідних гомополіуретанів, кінетичні та термодинамічні властивості кополіуретанів на основі багатокомпонентної гліколевої складової визначаються не тільки концентрацією уретанових груп, а й характером їх розподілу у ланцюзі.

      При дослідженні процесу структуроутворення в поліуретанах, на основі низькомолекулярних гліколів, виявлено здатність їх до утворення різного типу надмолекулярних структур (кільцевих. радіальних, голчастих сферолітів, пластинчатих сферолітних агрегатів тощо.)

      Отримані результати дали змогу зробити висновок, що вельми ефективним методом спрямованого регулювання структури та властивостей термопластичних поліуретанів буде зміна не тільки хімічної будови та природи їх вихідних складових, але й характеру розподілу уретанових груп у ланцюзі. Останнє визначає ступінь регулярності міжмолекулярних водневих зв`язків у поліуретанах, їх структуру і обумовлені нею фізикохімічні та інші властивості поліуретанів.

      Встановлено, зокрема, що специфічність поліуретанових еластомерів, яка виявляється у широких можливостях регулювання їх пружно-еластичних властивостей, високій стійкості до стирання, здатності до самозаліковування дефектів при деформації і ін., є наслідком високої рухомості сітки вторинних фізичних зв`язків, обумовлених наявністю різних за природою та кількістю, здатних до специфічних взаємодій, функціональних груп, а також високою термодинамічною гнучкістю олігомерних складових їх макроланцюгів. Причому, дослідження термодинаміки та характеру теплових ефектів деформації аморфних і частково закристалізованих, за рахунок кристалізації олігоефіргліколевих блоків, зшитих еластомерів показало, що кристалічна фаза обумовлює прояв у еластичних поліуретанів властивостей притаманних енерго-еластичним матеріалам. Однак під впливом температури чи механічних дій, внаслідок яких відбувається руйнування кристалічної фази, поліуретан знову набуває  властивостей ентропійно-еластичних матеріалів.

      Перехід до поліуретанів на основі олігомерних гліколів, у яких діізоціанатна складова подовжена  низькомолекулярними біфункціональними сполуками (гліколями, діамінами, гідразином чи його похідними), тобто перехід до блочних (сегментованих) полімерів, призводить до прояву сегрегаційних процесів у системі, утворення гетерогенної структури з доменами жорстких блоків у гнучколанцюговій полімерній матриці. Домени виконують роль вузлів фізичної сітки, міцність якої близька до міцності сітки хімічних зв’язків у зшитих поліуретанових еластомерах. Міцність доменів залежить від ступеня сегрегації жорстких блоків, що визначається багатьма факторами, включно і хімічною спорідненістю між жорсткими та гнучкими блоками.

      Вперше детально вивчено структурні особливості поліуретанових йономерів і встановлено, що їх специфічність зумовлена конкуренцією між різними типами міжмолекулярних взаємодій, що в них виникають, серед котрих суттєве значення мають йонні взаємодії, водневі зв`язки, що існують у  системі, а також йон-молекулярні водневі зв`язки, виникнення яких зумовлено введенням у макроланцюг йонних груп. Найбільш ефективну зміну в`язкопружних, термомеханічних і інших властивостей поліуретанів введенням у них йоногенних груп можна здійснити переважно для систем, що слабо сегрегуються, для яких виникнення сильних фізичних зв`язків підсилює мікрофазове розшарування сегментів макроланцюга різної природи та жорсткості.

      Встановлено, що притаманну сегментованим поліуретанам мікрогетерогенну структуру можна регулювати не тільки зміною хімічної будови їх ланцюгів, але і фізичними методами, підбираючи оптимальні умови термічного та механічного впливу, обробкою низькомолекулярними полярними рідинами (з подальшим їх видаленням), введенням добавок неорганічних солей, дисперсних наповнювачів, чи суміщенням їх із іншими полярними полімерами селективної дії. Виявлено та охарактеризовано ефект опосередкованого підсилення  сегментованих поліуретанів, який полягає у тому, що малі добавки дисперсних наповнювачів або полімерів, сприяючи сегрегації жорстких сегментів, зміцнюють жорсткі домени, які відіграють роль вузлів фізичної сітки в системі. Це призводить до розширення інтервалу високоеластичності, збільшення деформуємості, підвищення температури текучості модифікованої системи тощо.

      Встановлена кореляція між хімічною будовою сегментованих поліуретанів, реологічними властивостями їх концентрованих розчинів та в`язкопружними властивостями плівкових матеріалів на їх основі. Релаксаційні та в`язкопружні властивості сегментованих поліуретанів визначаються ступенем структурування вихідних розчинів, який можна змінювати введенням у них малих кількостей рідких чи твердих добавок.

      Встановлено, що ефективним методом модифікації сегментованих полімерів і їх систем з іншими полярними полімерами є дія на них постійного електричного та магнітного полів, яка дає змогу цілеспрямовано змінювати структуру та властивості таких систем.

      На основі результатів структурних досліджень уретановмісних полімерів, модифікованих солями перехідних металів встановлено, що формування мікрофазової структури та властивостей цих систем визначаються будовою координаційних центрів, які утворюються за участі катіонів металів і полярних груп жорстких блоків полімера-матриці.

      Встановлено, що суміщення поліблочних уретановмісних полімерів, що містять різні полярні функціональні групи, з полімерами (кополімерами) комплементарної будови призводить до утворення інтерполімерних комплексів внаслідок виникнення в системі водневих зв`язків і кулонівських взаємодій між полярними групами.

      Встановлено наукові засади структурно-хімічної модифікації природних полімерів (циклодекстрину, хітозану  і целюлози) з метою їх функціоналізації.

      Здійснено хімічне формування поліуретанових композицій з використанням природновідновлюваних компонентів (полісахаридів), яке спрямоване на створення біодеградабельних полімерних композитів. Встановлено, що утворені гідрофільні поліуретанові композити структуруються за рахунок як фізично зв`язаної води, так і реакційноздатних гідроксильних груп, які містяться у полісахаридах, чи і аміногруп у разі використання для отримання композиту хітозану.

      З метою функціоналізації уретановмісних полімерів здійснена їх структурно-хімічна модифікація  циклодекстриновими та  каліксареновими макроциклами. Модифіковані полімерні системи набувають  сенсорних властивостей стосовно різних аналітів. Для надання селективних сорбуючих властивостей до йонів важких металів хітозану здійснена його хімічна модифікація різними реакційноздатними сполуками. Зокрема, встановлено, що найбільшу спорідненість до йонів ртуті мають сірковмісні похідні хітозану.

      Сформульовано і розвинуто наукові основи структурно-хімічної модифікації уретановмісних та вуглеводневих еластомерів, що базуються на використанні при модифікації реакційноздатних і функціональних олігомерів і їх систем, дія яких спрямована на регулювання мікрогетерогенності системи, її підсилення і функціоналізацію. Це дало змогу науково обґрунтувати новий напрям і методи модифікації практично цінних мало- і багатотоннажних полімерів (еластомерів), надаючи їм нових якісних характеристик і певної функціональності.

      В очолюваній кандидатом технічних наук Т.В. Дмитрієвою групі (до 1996 року лабораторії механодеструкції полімерів, що входила до складу відділу) розроблено теоретичні аспекти зниження міцності металів за присутності механічно деструктуючих полімерів і сформульовано особливості гетерофазної механодеструкції полімерів і диспергування металів. Набув подальшого розвитку науковий напрям, що базується на ефекті пластифікації та зміцненні металів механічно деструктуючими полімерами.

      Сформульовано теоретичні основи створення покриттів і модифікації твердої поверхні механохімічним методом у полімер- і олігомервмісних композиціях. Розроблено чисельні композити та технологічні композиції, які впроваджені в машинобудівній та металообробній галузях промисловості.

      Розробляються  нові технологічні композиції  з використанням природних сполук та їх систем.

      Із практичних досліджень відділу слід наголосити на розробці: реакційноздатних уретанвмісних композицій для отримання еластомерних ікомпозитних матеріалів методом реакційного та реакційно-інжекційного формування для потреб приладо- та машинобудування, уретанвмісних композитів з широким діапазоном поверхневих властивостей (еластичних антифрикційних і зносостійких фрикційних матеріалів різної твердості, самозмащувальних полімерних систем і ін.), теплоакумулюючих і інших функціональних композитів.

      Створено, шляхом синтезу поліаніліну на поверхні та в об`ємі еластичних поліуретанів і пінополіуретанів, струмопровідні композити, які мають стабільні властивості при деформації.

      З використанням оксидів перехідних металів, введених у вихідну реакційноздатну суміш, створено уретанвмісні композити, придатні до захисту від проникаючого рентгенівського випромінення та ін.

      Робота відділу спрямована на подальший розвиток наукових основ хімічної, структурно-хімічної та структурної модифікації синтетичних полімерів із широким залученням природних полімерів і сполук. Розробку наукових принципів функціоналізації природних полімерів їх хімічною модифікацією та хімічного формування полімерних сумішей на основі синтетичних і природних полімерів з оптимальними властивостями та підвищеною здатністю до руйнування у навколишньому середовищі.

      Наукові здобутки відділу удостоєні Премії ім. Л.В. Писаржевського (1987 р) та Премії ім. А.І. Кіпріанова (1996 р) НАН України, а також Премії НАН України для молодих учених (2004 р), Премії Президента України для молодих учених (2015), Премія Верховної Ради України найталановитішим молодим ученим в галузі фундаментальних і прикладних досліджень та науково-технічних розробок (2018), Державна премія України в галузі науки і техніки (2020) .

      Висвітлені у понад 800 наукових публікаціях та узагальнені у 7 монографіях. Практично спрямовані розробки захищені більше як 120 авторськими свідоцтвами на винаходи та патентами. Захищено 5 докторські та 19 кандидатських дисертацій.

      Найбільш вагомий внесок у наукові досягнення відділу зробили:

член-кореспондент НАН України, доктор хімічних наук, Ю.Ю.Керча;

доктори хімічних наук В.М. Ватульов, В.О. Віленський, С.В. Рябов, В.І. Штомпель, В.Л. Демченко

кандидат фізико-математичних наук С.В. Лаптій;

кандидати хімічних наук Р.Л. Гайдук, Л.В. Кобріна, Л.О. Косенко, С.С. Крафчик, В.А. Кузьміна, М.Л. Ліпатніков, П.М. Логвиненко, С.О. Олійник, Л.В. Хайленко, Г.Г. Чарнецька, О.Г. Яковенко, Радченко О.А., Бабіч І.В., Сінельников С.І.

кандидати технічних наук В.В. Бойко, Т.В. Дмитрієва, Л.О. Сироватка, Л.А. Шелковнікова  та інші.