Химик РУДН в составе коллектива исследователей получил и изучил катализаторы для синтеза сверхвысокомолекулярного полиэтилена

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) — полимер линейной структуры с молекулярной массой в миллион раз больше, чем у воды. Благодаря сверхвысокой массе молекул СВМПЭ обладает свойствами, которых нет у других видов полиэтилена: высокой прочностью, ударной и морозостойкостью, низким коэффициентом трения и физиологической инертностью. Высокий спрос на это сырье побудил Минпромторг РФ назвать СВМПЭ одним из первых продуктов в списке на импортозамещение. Но традиционный способ производства этого полиэтилена методом гелевого прядения слишком затратен, поскольку требует большого количества дорогостоящих растворителей. Промышленность нуждается в новых методах, в частности, перспективным считается инновационный твердофазный метод.

Ранее этот коллектив ученых уже предлагал использовать в качестве катализаторов группу комплексов титана, стабилизированных производными 2-гидроксиметилфенола. Эти вещества, по данным исследователей, способны катализировать синтез СВМПЭ без растворителей. Теперь Виктор Хрусталев из РУДН и его коллеги из ряда институтов Российской академии наук и университетов РФ разработали новый, более эффективный вариант катализатора.

Химики предложили добавлять к титановым комплексам лиганды (молекулярные группы) с соединениями фтора, а не водорода, как в прежнем варианте катализатора. Замена водорода на фтор привела к увеличению липофильности лигандов и увеличению кислотности гидроксильных групп.

Исследователи в эксперименте выяснили, что катализаторы, содержащие фтор, превосходят нефторированные аналоги по активности и стереоселективности при полимеризации полиэтилена. Полученные результаты свидетельствуют о том, что присутствие заместителя, независимо от его размера, в орто-положении к гидроксильной группе фенольного лиганда существенно влияет на механические свойства СВМПЭ.

Все соединения были выделены с выходом 62–93% в виде красных, чувствительных к воздуху порошков. Структуры продуктов были однозначно установлены рентгеноструктурным исследованием. В конечном итоге, оптимизация синтеза позволила существенно улучшить механическую прочность СВМПЭ, хотя изначально это не было основной целью исследования.

В дальнейшем химики планируют более подробно изучить влияние других структурных фрагментов на активность каталитических систем и свойства полученных полимеров.

Статья в журнале Inorganica Chimica Acta.