En kemist från RUDN University som en del av ett team av forskare har syntetiserat nya mycket aktiva katalysatorer för produktion av ultrahög molekylvikt polyeten, som är nödvändig vid tillverkning av skottsäkra västar, rör, fallskärmar, proteser och mycket mer. Användningen av de nya katalysatorerna kommer att avsevärt minska produktionskostnaden för denna typ av polyeten. Artikeln publicerades i tidningen Inorganica Chimica Acta .

Ultrahög molekylvikt polyeten (UHMWPE) är en polymer med linjär struktur med en molekylvikt på 1 miljon gånger mer än vatten. På grund av den ultrahöga massan av molekyler, UHMWPE har egenskaper som andra typer av polyeten saknar:hög hållfasthet, chock- och frostbeständighet, låg friktionskoefficient och fysiologisk inertitet. Den höga efterfrågan på denna råvara fick Rysslands industri- och handelsministerium att utse UHMWPE till en av de första produkterna på importersättningslistan. Men den traditionella metoden att producera denna polyeten genom gelspinning är för krävande, eftersom det kräver ett stort antal dyra lösningsmedel. Branschen behöver nya metoder, och den innovativa fastfasmetoden anses lovande.

Tidigare, forskarna föreslog att använda en grupp titankomplex stabiliserade med 2-hydroximetylfenolderivat som katalysatorer. Dessa ämnen, enligt forskarna, kan katalysera syntesen av UHMWPE utan lösningsmedel. Nu har Viktor Khrustalev från RUDN University och hans kollegor från ett antal institut vid Ryska vetenskapsakademien och Ryska federationens universitet utvecklat en ny och mer effektiv version av katalysatorn.

Kemisterna föreslog att man tillsatte ligander (molekylära grupper) med fluorföreningar snarare än väte till titankomplexen, som det var i den tidigare versionen av katalysatorn. Ersättningen av väte med fluor resulterade i en ökning av lipandets lipofilicitet och en ökning av surheten hos hydroxylgrupper.

Under experimentet, forskarna fann att fluorerade katalysatorer innehållande fluor är överlägsna icke-fluorerade analoger i aktivitet och stereoselektivitet under polymerisation av polyeten. Resultaten indikerar att närvaron av en substituent, oavsett storlek, i ortopositionen till hydroxylgruppen i fenolliganden påverkar signifikant de mekaniska egenskaperna hos UHMWPE.

Alla föreningar isolerades med ett utbyte av 62 till 93% i form av rött, luftkänsliga pulver. Produktstrukturer bestämdes entydigt genom röntgendiffraktionsstudie. Som ett resultat, syntesoptimering har avsevärt förbättrat den mekaniska styrkan hos UHMWPE, även om detta från början inte var huvudmålet med studien.

I framtiden, kemisterna planerar att ytterligare undersöka effekten av andra strukturella fragment på aktiviteten hos katalytiska system och egenskaperna hos de erhållna polymererna.