Группа химиков РУДН и ИНХС РАН проанализировал новый метод получения сверхпрочного полиэтилена

Группа химиков РУДН и ИНХС РАН проанализировал новый метод получения сверхпрочного полиэтилена

Новый метод получения полиэтилена позволил вдвое увеличить длину цепей этилена по сравнению с существующими методами создания полимеров. Для этого авторами были синтезированы новые типы реагентов. Полученные химиком РУДН результаты изучения строения продуктов синтеза позволят получать более прочный и гибкий материал.

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.

Новости
Все новости
Наука
30 июля
Химик РУДН нашел способ сделать производство биотполива в 4-10 раз эффективнее с помощью кремниевой матрицы и гетерополикислот

Химик РУДН создал кремниевый молекулярный каркас для получения эфиров из отходов сельского хозяйства, древесной и бумажной промышленности. Он в 4-10 раз повышает эффективность получения эфиров, которые можно использовать как биотопливо. Это позволит снизить энергозатраты и сделает производство биотоплива дешевле. 

Наука
28 июля
Химики РУДН разработали новый путь синтеза веществ для фармацевтики

Химики РУДН предложили универсальный способ синтеза производных тиеноиндолизинов. Свойства этих веществ позволяют использовать их для создания антибактериальных и противораковых препаратов, а также в производстве новых материалов для оптоэлектроники.

Наука
26 июля
Химики РУДН разработали домино-реакцию для получения противоопухолевых препаратов

Химики РУДН предложили новую реакцию для получения сложных органических веществ в одном сосуде. Продукты синтеза оказались эффективными против клеток раковых опухолей, в том числе — устойчивых к известным препаратам.