Um químico da RUDN University como parte de uma equipe de pesquisadores sintetizou novos catalisadores altamente ativos para a produção de polietileno de ultra-alto peso molecular, que é necessário na produção de coletes à prova de balas, tubos, pára-quedas, próteses e muito mais. O uso dos novos catalisadores reduzirá significativamente o custo de produção desse tipo de polietileno. O artigo foi publicado na revista Inorganica Chimica Acta .

O polietileno de ultra-alto peso molecular (UHMWPE) é um polímero de estrutura linear com peso molecular de 1 milhão de vezes maior que o da água. Devido à massa ultra-alta de moléculas, UHMWPE tem propriedades que faltam em outros tipos de polietileno:alta resistência, resistência ao choque e geada, baixo coeficiente de atrito e inércia fisiológica. A alta demanda por essa matéria-prima levou o Ministério da Indústria e Comércio da Federação Russa a nomear o UHMWPE como um dos primeiros produtos da lista de substituição de importação. Mas o método tradicional de produção deste polietileno por rotação de gel é muito exigente, pois requer um grande número de solventes caros. A indústria precisa de novos métodos, e o método inovador de fase sólida é considerado promissor.

Anteriormente, os pesquisadores sugeriram o uso de um grupo de complexos de titânio estabilizados com derivados de 2-hidroximetilfenol como catalisadores. Essas substâncias, de acordo com os pesquisadores, são capazes de catalisar a síntese de UHMWPE sem solventes. Agora, Viktor Khrustalev da RUDN University e seus colegas de vários institutos da Academia Russa de Ciências e universidades da Federação Russa desenvolveram uma versão nova e mais eficiente do catalisador.

Os químicos propuseram adicionar ligantes (grupos moleculares) com compostos de flúor em vez de hidrogênio aos complexos de titânio, como era na versão anterior do catalisador. A substituição do hidrogênio pelo flúor resultou em aumento da lipofilicidade dos ligantes e aumento da acidez dos grupos hidroxila.

Durante o experimento, os pesquisadores descobriram que os catalisadores fluorados contendo flúor são superiores aos análogos não fluorados em atividade e estereosseletividade durante a polimerização do polietileno. Os resultados indicam que a presença de um substituinte, independentemente do seu tamanho, na posição orto para o grupo hidroxila do ligante fenólico afeta significativamente as propriedades mecânicas do UHMWPE.

Todos os compostos foram isolados com um rendimento de 62 a 93% na forma de vermelho, pós sensíveis ao ar. As estruturas do produto foram determinadas de forma inequívoca por estudo de difração de raios-X. Como resultado, a otimização da síntese melhorou significativamente a resistência mecânica do UHMWPE, embora inicialmente este não fosse o objetivo principal do estudo.

No futuro, os químicos planejam explorar ainda mais o efeito de outros fragmentos estruturais sobre a atividade de sistemas catalíticos e as propriedades dos polímeros obtidos.