En undersøgelse af katalysatorer til syntetisering af polyethylen med ultrahøj molekylvægt

En kemiker fra RUDN University som en del af et team af forskere har syntetiseret nye højaktive katalysatorer til fremstilling af polyethylen med ultrahøj molekylvægt, som er nødvendigt i produktionen af ​​skudsikre veste, rør, faldskærme, proteser og meget mere. Anvendelsen af ​​de nye katalysatorer vil reducere produktionsomkostningerne for denne type polyethylen betydeligt. Artiklen blev publiceret i tidsskriftet Inorganica Chimica Acta .

Ultrahøj molekylvægt polyethylen (UHMWPE) er en polymer med lineær struktur med en molekylvægt på 1 million gange mere end vand. På grund af den ultrahøje masse af molekyler, UHMWPE har egenskaber, som andre typer polyethylen mangler:høj styrke, stød- og frostbestandighed, lav friktionskoefficient og fysiologisk inerthed. Den høje efterspørgsel efter dette råmateriale fik Den Russiske Føderations industri- og handelsministerium til at udnævne UHMWPE til et af de første produkter på importsubstitutionslisten. Men den traditionelle metode til fremstilling af denne polyethylen ved gelspinding er for krævende, da det kræver en lang række dyre opløsningsmidler. Branchen har brug for nye metoder, og den innovative fastfasemetode betragtes som lovende.

Tidligere, forskerne foreslog at bruge en gruppe titankomplekser stabiliseret med 2-hydroxymethylphenolderivater som katalysatorer. Disse stoffer, ifølge forskerne, er i stand til at katalysere syntesen af ​​UHMWPE uden opløsningsmidler. Nu har Viktor Khrustalev fra RUDN University og hans kolleger fra en række institutter i Det Russiske Videnskabsakademi og universiteter i Den Russiske Føderation udviklet en ny og mere effektiv version af katalysatoren.

Kemikerne foreslog at tilføje ligander (molekylære grupper) med fluorforbindelser i stedet for hydrogen til titankomplekserne, som det var i den tidligere version af katalysatoren. Udskiftningen af ​​hydrogen med fluor resulterede i en stigning i lipofilicitet af ligander og en stigning i surhedsgraden af ​​hydroxylgrupper.

Under forsøget, forskerne fandt, at fluorholdige katalysatorer, der indeholder fluor, er overlegne i forhold til ikke-fluorerede analoger i aktivitet og stereoselektivitet under polymerisation af polyethylen. Resultaterne indikerer, at tilstedeværelsen af ​​en substituent, uanset størrelsen, i ortho-positionen til hydroxylgruppen af ​​den phenoliske ligand påvirker signifikant de mekaniske egenskaber af UHMWPE.

Alle forbindelser blev isoleret med et udbytte på 62 til 93% i form af rød, luftfølsomme pulvere. Produktstrukturer blev utvetydigt bestemt ved røntgendiffraktionsundersøgelse. Som resultat, synteseoptimering har betydeligt forbedret den mekaniske styrke ved UHMWPE, selvom dette i første omgang ikke var hovedmålet med undersøgelsen.

I fremtiden, kemikerne planlægger yderligere at udforske virkningen af ​​andre strukturelle fragmenter på aktiviteten af ​​katalytiske systemer og egenskaberne af de opnåede polymerer.