Uma equipe de químicos da Universidade de Houston relatou a descoberta de uma nova classe de catalisador para produzir polietileno de peso ultra-alto, uma nova fonte potencial de alta resistência, plástico resistente à abrasão usado para produtos que variam de coletes à prova de balas a juntas artificiais.

O catalisador à base de níquel é descrito em um artigo publicado sexta-feira, 25 de janeiro no Nature Communications .

"Esta é uma classe completamente nova de catalisadores que podem produzir polietileno de peso ultra-alto, "disse o co-autor Olafs Daugulis, Robert A. Welch Presidente de Química da UH. "Demonstramos que essa classe de catalisadores de níquel funciona."

Outros pesquisadores envolvidos no trabalho incluem o primeiro autor Andrew L. Kocen, um estudante de doutorado, e o professor de química Maurice Brookhart. Todos são afiliados ao Centro Welch para Excelência em Química de Polímeros em UH.

O polietileno está entre os plásticos mais populares do mundo, derivado de gás natural e petróleo bruto e usado para sacolas plásticas, frascos de shampoo, brinquedos para crianças e outros bens de consumo. Brookhart observou que todo o polietileno comercial é atualmente produzido pelos chamados "primeiros catalisadores de metal, "principalmente titânio e zircônio. Níquel, um de um grupo de metais conhecido como "metais de transição tardia, "é abundante e barato, tornando assim os catalisadores à base de níquel atrativos do ponto de vista comercial.

O grupo de pesquisa de Brookhart relatou os primeiros catalisadores à base de níquel para uso na síntese de poliolefinas, incluindo polietileno, em meados da década de 1990. Esses primeiros catalisadores tinham duas moléculas baseadas em nitrogênio, ou ligantes, vinculado ao níquel. O novo catalisador, em vez disso, depende de um único ligante de fosfina.

Os pesquisadores relataram que o novo catalisador é altamente ativo, atingindo 3,8 milhões de volumes de negócios por hora, mas tem vida relativamente curta, com a polimerização diminuindo drasticamente em cerca de quatro minutos.

"Relatamos aqui que o complexo tri-1-adamantilfosfina-níquel [Ad ₃ PNiBr ₃ ]-[De Anúncios ₃ PH] +, quando exposto a ativadores de alquil alumínio, polimeriza etileno em polietileno de ultra-alto peso molecular (M _n até 1,68x10 ⁶ g mol ^-1 ) com atividades iniciais atingindo notáveis ​​3,8 milhões de rotações por hora a 10 ° C, " eles escreveram.

Mais trabalho será necessário para produzir um catalisador comercialmente viável, mas Daugulis disse que a prova de conceito oferece um valioso ponto de partida. "Todas as invenções práticas são baseadas em pesquisas fundamentais, "disse ele." É aí que as coisas começam. "

Brookhart disse que o equilíbrio da atividade catalítica, conhecido como frequência de rotatividade, com longevidade será a chave para qualquer potencial comercialização.

"Para ser comercial, um catalisador precisa, idealmente, de alta frequência de rotação e longa vida útil, "disse ele." O catalisador atual tem uma frequência de rotação inicial excepcional, mas a vida é curta. Para ser interessante comercialmente, a vida útil do catalisador precisa ser melhorada. "