Un químico de la Universidad RUDN como parte de un equipo de investigadores ha sintetizado nuevos catalizadores altamente activos para la producción de polietileno de peso molecular ultra alto, que es necesario en la producción de chalecos antibalas, tubería, paracaídas, prótesis y mucho más. El uso de los nuevos catalizadores reducirá significativamente el costo de producción de este tipo de polietileno. El artículo fue publicado en la revista Inorgánica Chimica Acta .

El polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un polímero de estructura lineal con un peso molecular 1 millón de veces más que el del agua. Debido a la masa ultra alta de moléculas, El UHMWPE tiene propiedades de las que carecen otros tipos de polietileno:alta resistencia, resistencia a golpes y heladas, bajo coeficiente de fricción e inercia fisiológica. La alta demanda de esta materia prima llevó al Ministerio de Industria y Comercio de la Federación de Rusia a nombrar al UHMWPE como uno de los primeros productos de la lista de sustitución de importaciones. Pero el método tradicional de producir este polietileno mediante hilado en gel es demasiado exigente, ya que requiere una gran cantidad de disolventes costosos. La industria necesita nuevos métodos, y el método innovador de fase sólida se considera prometedor.

Previamente, los investigadores sugirieron utilizar un grupo de complejos de titanio estabilizados con derivados de 2-hidroximetilfenol como catalizadores. Estas sustancias, según los investigadores, son capaces de catalizar la síntesis de UHMWPE sin disolventes. Ahora, Viktor Khrustalev de la Universidad RUDN y sus colegas de varios institutos de la Academia de Ciencias de Rusia y universidades de la Federación de Rusia han desarrollado una versión nueva y más eficiente del catalizador.

Los químicos propusieron agregar ligandos (grupos moleculares) con compuestos de flúor en lugar de hidrógeno a los complejos de titanio, como en la versión anterior del catalizador. El reemplazo de hidrógeno por flúor dio como resultado un aumento de la lipofilicidad de los ligandos y un aumento de la acidez de los grupos hidroxilo.

Durante el experimento, Los investigadores encontraron que los catalizadores fluorados que contienen flúor son superiores a los análogos no fluorados en actividad y estereoselectividad durante la polimerización del polietileno. Los resultados indican que la presencia de un sustituyente, independientemente de su tamaño, en la posición orto al grupo hidroxilo del ligando fenólico afecta significativamente las propiedades mecánicas del UHMWPE.

Todos los compuestos se aislaron con un rendimiento del 62 al 93% en forma de rojo, polvos sensibles al aire. Las estructuras del producto se determinaron de forma inequívoca mediante un estudio de difracción de rayos X. Como resultado, La optimización de la síntesis ha mejorado significativamente la resistencia mecánica del UHMWPE, aunque inicialmente este no era el objetivo principal del estudio.

En el futuro, los químicos planean seguir explorando el efecto de otros fragmentos estructurales sobre la actividad de los sistemas catalíticos y las propiedades de los polímeros obtenidos.