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. Результаты опубликованы в журнале Applied Organometallic Chemistry.
