Un chimiste de l'Université RUDN dans le cadre d'une équipe de chercheurs a synthétisé de nouveaux catalyseurs hautement actifs pour la production de polyéthylène de poids moléculaire ultra-élevé, ce qui est nécessaire dans la production de gilets pare-balles, tuyaux, parachute, prothèses et bien plus encore. L'utilisation des nouveaux catalyseurs réduira considérablement le coût de production de ce type de polyéthylène. L'article a été publié dans la revue Inorganique Chimica Acta .

Le polyéthylène à ultra haut poids moléculaire (UHMWPE) est un polymère de structure linéaire avec un poids moléculaire 1 million de fois supérieur à celui de l'eau. En raison de la masse ultra-élevée des molécules, L'UHMWPE a des propriétés qui manquent aux autres types de polyéthylène :haute résistance, résistance aux chocs et au gel, faible coefficient de frottement et inertie physiologique. La forte demande pour cette matière première a incité le ministère de l'Industrie et du Commerce de la Fédération de Russie à nommer UHMWPE l'un des premiers produits sur la liste de substitution des importations. Mais la méthode traditionnelle de fabrication de ce polyéthylène par filature de gel est trop exigeante, car il nécessite un grand nombre de solvants coûteux. L'industrie a besoin de nouvelles méthodes, et la méthode innovante en phase solide est considérée comme prometteuse.

Précédemment, les chercheurs ont suggéré d'utiliser un groupe de complexes de titane stabilisés avec des dérivés de 2-hydroxyméthylphénol comme catalyseurs. Ces substances, selon les chercheurs, sont capables de catalyser la synthèse d'UHMWPE sans solvant. Viktor Khrustalev de l'Université RUDN et ses collègues d'un certain nombre d'instituts de l'Académie des sciences de Russie et d'universités de la Fédération de Russie ont développé une nouvelle version plus efficace du catalyseur.

Les chimistes ont proposé d'ajouter des ligands (groupes moléculaires) avec des composés fluorés plutôt que de l'hydrogène aux complexes de titane, comme dans la version précédente du catalyseur. Le remplacement de l'hydrogène par du fluor a entraîné une augmentation de la lipophilie des ligands et une augmentation de l'acidité des groupes hydroxyle.

Au cours de l'expérimentation, les chercheurs ont découvert que les catalyseurs fluorés contenant du fluor sont supérieurs aux analogues non fluorés en termes d'activité et de stéréosélectivité lors de la polymérisation du polyéthylène. Les résultats indiquent que la présence d'un substituant, quelle que soit sa taille, en position ortho par rapport au groupe hydroxyle du ligand phénolique affecte de manière significative les propriétés mécaniques de l'UHMWPE.

Tous les composés ont été isolés avec un rendement de 62 à 93% sous forme de rouge, poudres sensibles à l'air. Les structures des produits ont été déterminées sans ambiguïté par une étude de diffraction des rayons X. Par conséquent, l'optimisation de la synthèse a considérablement amélioré la résistance mécanique de l'UHMWPE, bien qu'initialement ce n'était pas l'objectif principal de l'étude.

À l'avenir, les chimistes envisagent d'explorer plus avant l'effet d'autres fragments structurels sur l'activité des systèmes catalytiques et les propriétés des polymères obtenus.