РНФ: в России созданы катализаторы для синтеза высокомолекулярных полимеров

Ученые из России создали несколько новых катализаторов, позволяющих производить полимеры нового типа из продуктов переработки нефти. Эти вещества не будут уступать стеклу по своим оптическим характеристикам, сообщается на сайте нацпроектов России со ссылкой на пресс-службу Российского научного фонда (РНФ). 

«Сегодня эффективные методы аддитивной полимеризации этих веществ отсутствуют. Из-за этого теряется их экономический потенциал — некоторые доступные полупродукты нефтехимии не используются полноценно», — приводятся в сообщении слова заведующего лабораторией в Институте нефтехимического синтеза РАН Максима Бермешева.

Полимеры давно стали главным конструкционным материалом современной цивилизации. Их популярность связана с тем, что механические и физические свойства конструкций из этих материалов можно легко менять, меняя структуру или условия синтеза этих веществ. Благодаря этому, одно и то же сырье можно применять для изготовления гибких резинок и высокопрочных пластиковых конструкций.

Как правило, для изготовления современных полимерных материалов необходимы катализаторы — вещества, ускоряющие реакции между короткими молекулами, из которых сплетаются нити полимеров, или же направляющие их в «правильную» сторону. К примеру, органические спирты ускоряют производство ударопрочного полистирола, а соединения алюминия, золота и ряда благородных металлов — высокоплотного полиэтилена и многих других материалов.

Бермешев и его коллеги нашли новое применение для одного из подобных металлических катализаторов, изучая свойства норборнена — одного из циклических углеводородов, присутствующего в больших количествах в продуктах переработки нефти. Это вещество уже применяется для производства полимеров, однако существующие методы их синтеза или крайне ограничены в своих возможностях или же являются достаточно неэффективными.

Новые полимеры

Проблема, как отмечают ученые, заключалась в том, что чистый полинорборнен синтезировать достаточно легко, однако присоединение различных «хвостов» к одиночным звеньям его молекул резко снижает скорость реакции между ними. Химики достаточно давно пытались предотвратить это замедление, используя различные катализаторы на базе металлов, однако достичь этого не удавалось.

Российские химики решили эту проблему, изучив свойства восьми различных вариантов подобных катализаторов на базе соединений палладия, которые, как предполагали исследователи, могли ускорять интересующие их реакции между производными норборнена, из которых можно формировать особенно прозрачные или пористые полимеры.

Эти опыты помогли им выяснить, что эти полимерные молекулы можно достаточно быстро получать, соединив палладий с бором, литием, натрием, фосфором, а также с определенным набором органических молекул. Подобные катализаторы, как показали опыты ученых, способны работать при крайне низких концентрациях и высоких температурах, что позволило химикам изготовить новые виды полинорборнена и отлить прозрачные фигурки динозавров из них прямо в лаборатории.

«Пока наше исследование не позволяет сделать окончательных выводов о природе каталитической активности выбранных комплексов, но уже определены их оптимальные структуры. Это позволит создать направленные подходы к синтезу высокомолекулярных полимеров на основе производных норборнена и получать новые материалы с улучшенными свойствами», — подытожил Бермешев.