Une équipe de chimistes de l'Université de Houston a signalé la découverte d'une nouvelle classe de catalyseurs pour produire du polyéthylène ultra-léger, une nouvelle source potentielle de haute résistance, plastique résistant à l'abrasion utilisé pour des produits allant des gilets pare-balles aux articulations artificielles.

Le catalyseur à base de nickel est décrit dans un article publié vendredi, 25 janvier, dans Communication Nature .

"Il s'agit d'une toute nouvelle classe de catalyseurs capables de produire du polyéthylène ultra-léger, " a déclaré le co-auteur Olafs Daugulis, Chaire de chimie Robert A. Welch à l'UH. "Nous avons démontré que cette classe de catalyseurs au nickel fonctionne."

D'autres chercheurs impliqués dans le travail incluent le premier auteur Andrew L. Kocen, un doctorant, et professeur de chimie Maurice Brookhart. Tous sont affiliés au Welch Center for Excellence in Polymer Chemistry de l'UH.

Le polyéthylène est l'un des plastiques les plus populaires au monde, dérivé du gaz naturel et du pétrole brut et utilisé pour les sacs en plastique, bouteilles de shampoing, jouets pour enfants et autres biens de consommation. Brookhart a noté que tout le polyéthylène commercial est actuellement produit par ce que l'on appelle « les premiers catalyseurs métalliques, " principalement du titane et du zirconium. Nickel, fait partie d'un groupe de métaux connus sous le nom de "métaux de transition tardifs, " est abondant et peu coûteux, rendant ainsi les catalyseurs à base de nickel attractifs d'un point de vue commercial.

Le groupe de recherche de Brookhart a signalé les premiers catalyseurs à base de nickel à utiliser dans la synthèse de polyoléfines, y compris le polyéthylène, au milieu des années 90. Ces premiers catalyseurs avaient deux molécules à base d'azote, ou des ligands, lié au nickel. Le nouveau catalyseur repose à la place sur un seul ligand phosphine.

Les chercheurs ont signalé que le nouveau catalyseur est très actif, atteignant 3,8 millions de chiffres d'affaires par heure, mais est relativement de courte durée, la polymérisation ralentissant considérablement en environ quatre minutes.

"Nous rapportons ici que le complexe tri-1-adamantylphosphine-nickel [Ad 3 PNiBr 3 ]-[Un d 3 PH]+, lorsqu'il est exposé à des activateurs d'alkylaluminium, polymérise l'éthylène en polyéthylène à ultra haut poids moléculaire (M m jusqu'à 1,68x10 ⁶ g mol ^-1 ) avec des activités initiales atteignant un remarquable 3,8 millions de chiffres d'affaires par heure à 10 °C, " ils ont écrit.

Plus de travail sera nécessaire pour produire un catalyseur commercialement viable, mais Daugulis a déclaré que la preuve de concept offre un point de départ précieux. "Toutes les inventions pratiques sont basées sur la recherche fondamentale, " dit-il. " C'est là que les choses commencent. "

Brookhart a déclaré équilibrer l'activité catalytique, connu sous le nom de fréquence de rotation, avec la longévité sera la clé de toute commercialisation potentielle.

« Être commercial, un catalyseur a besoin idéalement d'une fréquence de rotation élevée et de longues durées de vie, " at-il dit. " Le catalyseur actuel a une fréquence de rotation initiale exceptionnelle, mais la durée de vie est courte. Pour être intéressant commercialement, la durée de vie du catalyseur doit être améliorée."