Биодобавки создают "интеллектуальный" пластик

Радикальный пересмотр технологии обратимого ингибирования с участием металлоорганических соединений (Atom Transfer Radical Polymerization, ATRP) учеными университета Карнеги-Меллона позволяет развернуть масштабное производство пластиков самого различного предназначения и характеристик.

Новая версия технологии ATRP с использованием экологически чистых материалов позволит повысить потребительские характеристики уже существующих материалов, снизить расходы на промышленную очистку до и после протекания реакций. Помимо этого, появляется перспектива создания принципиально новых материалов.

«Уменьшение количеств медного катализатора в процессе ATRP позволило повысить эффективность процесса по крайней мере на два порядка и сделать его намного более удобным для промышленного производства», - пояснил профессор Кшиштоф Матяшевский (Krzysztof Matyjaszewski), директор центра макромолекулярной инженерии научного колледжа Меллона.

Лицензионный процесс ATRP уже используется в серийном производстве в США, Европе и Японии, однако в его существующей версии масштабное производство осложняется необходимостью высокой концентрации медного катализатора, который впоследствии необходимо удалять из конечного продукта. Новая ATRP-технология избавлена от этого недостатка. Процесс ATRP позволяет создавать сложные полимерные структуры с использованием двух различных медных катализаторов – СuI и CuII, которые должны присутствовать в строго сбалансированных количествах. Обычно это достигается намеренным превышением концентрации CuI, что приводит к чрезмерно высокой его концентрации в конечном продукте и необходимости его очистки, что непросто осуществить при производстве в промышленных масштабах.

Однако процесс ATRP обладает целым рядом достоинств – это «живой» процесс, который можно запускать и приостанавливать по мере необходимости, к тому же он позволяет с очень высокой точностью контролировать свойства и характеристики конечной продукции.

Новая технология позволяет уменьшить концентрацию медного катализатора с 5000 ррм до 10 ррм за счет введения органических веществ – витамина С, сахаров или стандартных свободных радикалов. В конечном итоге общая потребность в медных катализаторах снижается как минимум на 3 порядка – более чем в 1 тыс. раз.

Однако это – не единственное ее преимущество. Новая технология ATRP позволяет производить полимерные цепочки с существенно большим, чем прежде, молекулярным весом, что расширяет ассортимент и спектр свойств конечных материалов.

Становится возможным производство «умных» материалов, способных «осознанно» реагировать на изменение свойств окружающей среды – например, давления, кислотности, освещенности и т.д. Это, в свою очередь, позволит найти пластмассам новые, неожиданные и невозможные прежде области применения.