Nova arquitetura de catalisadores de níquel amplia o controle sobre a estrutura e as propriedades do polietileno durante o processo de produção.
Um grupo internacional de pesquisadores desenvolveu uma nova arquitetura de catalisadores de níquel capaz de aumentar o controle sobre a produção de polietileno ramificado de ultra-alto peso molecular. O estudo apresenta uma estratégia para ajustar características do polímero como peso molecular, distribuição das cadeias, grau de ramificação e propriedades térmicas.
A pesquisa parte de um desafio relacionado à polimerização do etileno. Sistemas catalíticos binucleares mais flexíveis podem assumir diferentes configurações durante o processo, dificultando a obtenção de materiais com características moleculares mais uniformes.
Para contornar essa limitação, os pesquisadores desenvolveram catalisadores binucleares de α-diimina-níquel(II) com estruturas de ligação mais rígidas e maior impedimento estérico. Três complexos de níquel foram sintetizados e posteriormente avaliados na polimerização do etileno.
Estrutura influencia desempenho do catalisador
Nos experimentos, o catalisador denominado Ni2 apresentou a maior atividade catalítica sob as condições avaliadas, alcançando 10,8 × 10⁶ g PE mol⁻¹ Ni⁻¹ h⁻¹.
Já o Ni3, desenvolvido com uma estrutura de naftaleno substituída e maior proteção estérica, permitiu produzir polietileno ramificado de ultra-alto peso molecular, atingindo massa molecular média numérica de até 1,35 × 10⁶ g/mol.
Os pesquisadores também observaram distribuições moleculares estreitas entre 0 °C e 60 °C. Em temperaturas mais elevadas, de 80 °C e 100 °C, houve aumento moderado dessa distribuição.
Processo permite ajustar propriedades do material
A variação da temperatura de polimerização também possibilitou controlar a densidade de ramificações do polímero, que ficou entre 44 e 98 ramificações para cada mil átomos de carbono.
Segundo os autores, esse controle abre caminho para a obtenção de materiais de polietileno com diferentes características térmicas e elastoméricas, de acordo com os parâmetros utilizados durante a síntese.
Os resultados indicam que a combinação entre uma estrutura de ligação rígida e maior proteção estérica pode reduzir processos de transferência de cadeia e melhorar o controle sobre o crescimento e a microestrutura do polímero.
Publicado na revista Polymer Chemistry, o estudo propõe essa abordagem como uma estratégia para aprimorar o controle da síntese de polietilenos utilizando catalisadores binucleares de metais de transição.
