Un chimico della RUDN University come parte di un team di ricercatori ha sintetizzato nuovi catalizzatori altamente attivi per la produzione di polietilene ad altissimo peso molecolare, che è necessario nella produzione di giubbotti antiproiettile, tubi, paracadute, protesi e molto altro. L'utilizzo dei nuovi catalizzatori ridurrà notevolmente i costi di produzione di questo tipo di polietilene. L'articolo è stato pubblicato sulla rivista Inorganica Chimica Acta .

Il polietilene ad altissimo peso molecolare (UHMWPE) è un polimero di struttura lineare con un peso molecolare di 1 milione di volte superiore a quello dell'acqua. A causa della massa ultraelevata di molecole, L'UHMWPE ha proprietà che mancano ad altri tipi di polietilene:alta resistenza, resistenza agli urti e al gelo, basso coefficiente di attrito e inerzia fisiologica. L'elevata domanda di questa materia prima ha spinto il Ministero dell'Industria e del Commercio della Federazione Russa a nominare UHMWPE uno dei primi prodotti nell'elenco di sostituzione delle importazioni. Ma il metodo tradizionale di produzione di questo polietilene mediante la filatura del gel è troppo impegnativo, poiché richiede un gran numero di solventi costosi. L'industria ha bisogno di nuovi metodi, e l'innovativo metodo in fase solida è considerato promettente.

In precedenza, i ricercatori hanno suggerito di utilizzare un gruppo di complessi di titanio stabilizzati con derivati ​​del 2-idrossimetilfenolo come catalizzatori. Queste sostanze, secondo i ricercatori, sono in grado di catalizzare la sintesi di UHMWPE senza solventi. Ora Viktor Khrustalev dell'Università RUDN e i suoi colleghi di numerosi istituti dell'Accademia delle scienze russa e delle università della Federazione Russa hanno sviluppato una nuova e più efficiente versione del catalizzatore.

I chimici hanno proposto di aggiungere ai complessi di titanio ligandi (gruppi molecolari) con composti del fluoro anziché con idrogeno, come era nella versione precedente del catalizzatore. La sostituzione dell'idrogeno con il fluoro ha determinato un aumento della lipofilia dei ligandi e un aumento dell'acidità dei gruppi idrossilici.

Durante l'esperimento, i ricercatori hanno scoperto che i catalizzatori fluorurati contenenti fluoro sono superiori agli analoghi non fluorurati nell'attività e nella stereoselettività durante la polimerizzazione del polietilene. I risultati indicano che la presenza di un sostituente, indipendentemente dalle sue dimensioni, in posizione orto al gruppo ossidrile del ligando fenolico influenza significativamente le proprietà meccaniche di UHMWPE.

Tutti i composti sono stati isolati con una resa dal 62 al 93% sotto forma di rosso, polveri sensibili all'aria. Le strutture del prodotto sono state determinate senza ambiguità dallo studio di diffrazione dei raggi X. Di conseguenza, l'ottimizzazione della sintesi ha notevolmente migliorato la resistenza meccanica di UHMWPE, sebbene inizialmente questo non fosse l'obiettivo principale dello studio.

Nel futuro, i chimici intendono esplorare ulteriormente l'effetto di altri frammenti strutturali sull'attività dei sistemi catalitici e sulle proprietà dei polimeri ottenuti.