18.02.2020 - RUDN University

El químico de la RUDN junto con el equipo de investigadores ha obtenido y ha estudiado catalizadores para la sintesis de polietileno de peso molecular ultra alto

El químico de la RUDN junto con el equipo de investigadores ha obtenido y ha estudiado nuevos catalizadores de alta actividad para la producción de polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE). El UHMWPE es necesario para la producción de chalecos antibalas, tubos, 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 Inorganica Chimica Acta.

El polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un polímero de estructura lineal con un peso molecular de un millón de veces más que el del agua. Debido a la masa ultra alta de moléculas, el UHMWPE tiene propiedades únicas que otros tipos de polietileno no tienen: alta resistencia, resistencia al impacto y a las heladas, bajo coeficiente de fricción, así como inercia fisiológica. La gran demanda de esta materia prima llevó al Ministerio de Industria y Comercio de la Federación de Rusia a nombrar a UHMWPE como uno de los primeros productos en la lista de sustitución de importaciones. Pero el método tradicional de producción de este polietileno mediante hilatura en gel es demasiado costoso porque requiere una gran cantidad de solventes costosos. La industria necesita nuevos métodos, en particular, el innovador método de fase sólida se considera prometedor.

Anteriormente, este equipo de los científicos ya había propuesto usar como catalizadores un grupo de complejos de titanio estabilizados con derivados de 2-hidroximetilfenol.  Estas sustancias son capaces de catalizar la producción de UHMWPE sin solventes. Ahora, Viktor Khrustalev de la RUDN y sus colegas de varios institutos de investigación de RAS y universidades de la Federación de Rusia han desarollado una nueva versión del catalizador que es más eficiente.

Los químicos propusieron añadir ligandos (grupos moleculares) con derivados fluorados a los complejos titanios, en lugar de derivados hidrogenados, como era antes. El reemplazo de hidrógeno con flúor resultó en un aumento en la lipofilia de los ligandos y un aumento en la acidez de los grupos hidroxilos.

Durante el experimento, los investigadors han descubierto que los catalizadores que contienen flúor son superiores a los análogos no fluorados en la actividad y estereoselectividad de la polimerización de polietileno. Los resultados obtenidos 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 produjeron con un rendimiento del 62-93% en forma de polvos rojos sensibles al aire. Las estructuras de los productos fueron establecidas inequívocamente por difracción de rayos X. En definitiva, la optimización de la síntesis ha mejorado significativamente las características mecánicas del UHMWPE, aunque inicialmente, este no fue el objetivo principal.

En el futuro, los científicos planean estudiar con más detalle el efecto de otros fragmentos estructurales sobre la actividad de los sistemas catalíticos y las propiedades de los polímeros obtenidos.

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