Российские и китайские ученые разработали новый тип катализаторов для получения высоколинейного полиэтилена

Ученые Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения (НИОХ СО) РАН и Института химии Китайской АН предложили новый тип катализаторов на основе дихлорида кобальта для получения высоколинейного полиэтилена.

Новые каталитические системы интересны тем, что даже небольшие изменения структуры, возникающие при варьировании ансамбля заместителей в лиганде комплекса, способны существенно влиять на свойства будущего полимера. Сейчас исследователи работают над тем, чтобы выявить особенности этого процесса и понять, как на него влияет ансамбль заместителей (бензгидрильных и циклоалкильных). Все это позволит получать полимеры с заранее заданными свойствами. В дальнейшем их можно будет использовать в автомобилестроении, дорожном строительстве, энергетике для трубопроводной транспортировки нефти и газа.

Новую каталитическую систему полимеризации этилена разработали на основе бисиминопиридиновых комплексов дихлорида кобальта, модифицированных введением циклических заместителей. Новое семейство катализаторов демонстрирует высокую активность и позволяет получать высоколинейный полиэтилен как с узким, так и с широким молекулярно-массовым распределением. Возможность изменять молекулярно-массовое распределение позволяет оптимизировать условия переработки полимера и механические свойства изделий. Это важно с точки зрения энергосбережения: с ростом молекулярной массы возрастает температура пластического течения, но увеличение молекулярно-массового распределения позволяет снизить температуру экструзии (метод и процесс получения изделий из полимерных материалов через продавливание расплава материала через формующее отверстие в экструдере).

Систематическое исследование влияния структурной модификации арилиминных комплексов переходных металлов на результат полимеризации этилена в их присутствии было организовано в 1999 году по инициативе академика Генриха Толстикова. В настоящее время исследования продолжают специалисты Лаборатории электрохимически активных соединений и материалов НИОХ СО.

«Логика развития исследования и ранее полученные результаты привели нас к мысли использовать ансамбль бензгидрильных и циклоалкильных заместителей для получения новых высокоэффективных катализаторов. Такие катализаторы были успешно синтезированы и испытаны в процессе полимеризации. Было изучено влияние структуры предкатализатора, типа алюминийорганического активатора, температуры процесса и давления этилена. Новое семейство катализаторов в зависимости от внешних условий позволяет получать высоколинейный полиэтилен с молекулярной массой в диапазоне 39-65 кДа с узким и 10-72 кДа с широким молекулярно-массовым распределением и высокой температурой плавления», ― рассказывает ведущий научный сотрудник НИОХ СО РАН, доктор химических наук Иван Олейник.

По словам ученого, характеристики новых полимеров получены с использованием гель-проникающей хроматографии, дифференциальной сканирующей калориметрии и высокотемпературной ЯМР-спектроскопии. Выявленные закономерности придают новый импульс дальнейшему совершенствованию катализаторов полимеризации, результатом которого должно стать оснащение имеющихся в России производств полиолефинов отечественными патентночистыми катализаторами.

Работа выполнена в рамках госзадания НИОХ СО РАН при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации и Национального фонда Академии наук Китая.