Группа химиков РУДН и ИНХС РАН проанализировал новый метод получения сверхпрочного полиэтилена
Полиэтилен — это сеть связанных цепей олигомеров этилена. Чем длиннее входящие в состав полиэтилена цепи, тем устойчивее образующаяся сеть полиэтилена к нагрузкам и растяжениям. Такие свойства нужны, например, для производства биопротезов. Цепи этилена получают в ходе реакции полимеризации, для которой характерно ступенчатое наращивание молекул этилена на удлиняющемся конце каждой цепи полиэтилена. Реакция полимеризации реализуется благодаря участию инициатора и катализатора, в результате которого происходит рост цепей этилена.
Авторы работы предложили изменить химический состав веществ, участвующих в реакциях, чтобы синтезировать более длинные этиловые цепи, а значит и более прочный полиэтилен, не прибегая к увеличению температуры реакции
Химикам удалось синтезировать три комплекса катализаторов, в состав которых входили атомы нeодима. В ходе реакции полимеризации они вступали во взаимодействие с атомом магния, который входит в состав инициатора реакции.
Химики начали опыты с широко используемым инициатором реакции на основе магния, который обеспечивает рост цепей этилена при невысоких (ниже 100°С) температурах. В его состав входили четыре алкиловые группы, по две на каждый атом магния. Использование этого инициатора в реакции полимеризации при температуре 40°С позволило получить пять цепей этилена длиной 16-20 молекул. Увеличив температуру раствора до 80°С, синтетики получили цепи этилена длиной 70-150 молекул. Однако эти цепи оказались нестабильны и распадались на короткие составляющие.
Химики пришли к выводу, что для синтеза длинных, но устойчивых цепей этилена необходимо менять не физические параметры (давление и температуру) реакции, а использовать другой инициатор реакции, так, чтобы каждая алкиловая группа была связана только с одним атомом магния. Им удалось создать такой инициатор и запустить реакцию полимеризации на его основе. В результате опыта и анализа данных авторы работы получили три цепи полиэтилена длиной до 46 молекул при 40°С. Полученные образцы полиэтилена оказались более гибкими и прочными по сравнению с теми, которые создавались на основе прежних технологий.
Все три катализатора в сочетании с созданным ими новым инициатором давали похожие результаты: цепи полиэтилена длиной до 46 молекул. Этот вывод подтверждался не только результатами тестов, но и построенной авторами публикации молекулярной моделью.
Образец полиэтилена, синтезированный новым методом, оказался более прочным и гибким по сравнению с полиэтиленом, созданным на основе традиционного инициатора реакции. Технология имеет перспективу для промышленного применения в производстве пластика для пищевых продуктов и биопротезов.
Статья в журнале Organometallics.
22 сентября состоялось подписание договора о сотрудничестве между РУДН и ЗАО «Эвалар», крупнейшим российским производителем натуральных лекарственных средств и биологически активных добавок к пище. Подписи на документе поставили первый проректор, проректор по научной работе РУДН Андрей Александрович Костин и председатель совета директоров компании «Эвалар» Наталия Сергеевна Прокопьева.