Ogromne korzyści dla przemysłu produkcji polimerów
Polimery oparte na poliolefinach to między innymi polietylen i polipropylen, stosowane w produktach, takich jak torebki plastikowe, opakowania, izolacje przewodów elektrycznych, części samochodowe, meble i urządzenia medyczne. Założeniem projektu "Methylaluminoxane (MAO) activators in the molecular polyolefin factory" (MAO-ROBOTS) było stworzenie nowych zoptymalizowanych elementów budulcowych MAO w celu obniżenia kosztów produkcji poliolefinów w oparciu o zrównoważone metody. Aby zrealizować ten ambitny cel, naukowcy z UE starali się zrozumieć zasady molekularnej i supramolekularnej organizacji i budowy tych materiałów. W projekcie MAO-ROBOTS wykorzystano pionierską kombinację technik chemicznych, spektroskopowych, rozpraszania neutronów i obliczeniowych. Efektem prac jest nowoczesna metoda kontrolowania aktywowanych MAO procesów polimeryzacji. Co więcej, stworzono etylowy aluminoksan izobutylu, bardziej ekonomiczną i przyjazną dla środowiska alternatywę, umożliwiającą polimeryzację etylenu równie wydajną co najlepsze MAO. Prace rozpoczęto od stworzenia pracującego w trybie ciągłym reaktora fazy ciekłej do syntezy MAO. Pozwolił on na lepszą kontrolę cech produktu dzięki powolnemu równoważeniu roztworów MAO. Specjalny model umożliwił przesiewowe badanie reakcji syntezy poprzez określenie struktury otrzymanych MAO in silico. Połączenie badań eksperymentalnych i obliczeniowych pozwoliło na uzyskanie szczegółowe obrazu przypominającej klatkę struktury związków MAO. Uzyskano także ważne informacje na temat mechanizmów katalitycznej aktywacji MAO na potrzeby procesu polimeryzacji. Mieszaniny MAO zawierają różne ilości trimetyloglinu (TMA). Uczeni zdobyli dowody na to, że generuje on miejsca aktywności kokatalitycznej, oraz określili zależność ilościową między masą cząsteczkową polimeru i zawartością TMA w MAO. Zespół wykrył też dwa możliwe tryby aktywacji MAO jednomiejscowych olefinowych katalizatorów polimeryzacji. Sprzedaż tych katalizatorów rośnie najszybciej na rynku. Uczeni opracowali ważną metodę szybkiego badania przesiewowego katalizatorów i aktywatorów katalizy, takich jak MAO, które powinny przyspieszyć rozwój produktów. MAO to ważny aktywator procesu polimeryzacji potrzebnej do przemysłowego wytwarzania poliolefin. Projekt MAO-ROBOTS może przynieść przemysłowi wielomilionowe oszczędności dzięki obniżeniu kosztów produkcji, a jednocześnie znacznie ograniczyć wpływ wytwarzania poliolefin na środowisko i zwiększyć bezpieczeństwo tego procesu. Reasumując, omawiana inicjatywa przyczyni się do umocnienia pozycji unijnej branży produkcji polimerów, przynosząc ponadto istotne korzyści pracownikom i środowisku.
Słowa kluczowe
Polimer, poliolefina, polimeryzacja, aktywacja MAO, kataliza