Новый класс полимерных материалов для мембранного газоразделения углеводородов – аддитивные поли(5-алкилнорборнены)

Проект направлен на решение одной из наиболее важных фундаментальных задач современной мембранной науки и химии высокомолекулярных соединений – выявление взаимосвязей между структурой полимера и его газотранспортными свойствами с целью направленного создания новых стеклообразных полимеров для мембранного газоразделения, в частности углеводородов (СН4-С4Н10), и обладающих стабильными во времени свойствами. В настоящее время существует несколько классов стеклообразных полимеров для которых проницаемость углеводородов и селективность их разделения, контролируются растворимостью (т.е. α(н-С4Н10/CH4)>>1). Одним из наиболее известных и больших классов таких материалов являются полимеры с большим свободным объемом - полиацетилены, полимеры с внутренней микропористостью и триметилсилилзамещенные аддитивные полинорборнены. Однако, свойства (прежде всего газопроницаемость) этих полимеров оказались нестабильными во времени. В связи с этим, была синтезирована новая группа стеклообразных полимеров с меньшей долей свободного объема, но при этом также обладающих повышенной селективностью разделения по углеводородам С3+, контролируемой растворимостью. Это удалось достичь за счет введения гибких, как правило, Si-O-C или Si-O-Si-содержащих, фрагментов в боковые заместители. Для таких полимеров транспортные свойства (газопроницаемость и селективность) действительно были стабильными во времени и при этом наблюдалось значительное увеличение селективности газоразделения. Существенным недостатком данной группы полимеров оказалась трудность их синтеза и(или) неустойчивость полярных фрагментов молекул к действию кислот/оснований. Поэтому в данной работе впервые в качестве перспективных полимерных материалов для мембранного газоразделения углеводородов мы предлагаем синтезировать и систематически изучить свойства другой группы стеклообразных полимеров с невысоким свободным объемом - аддитивных поли(5-алкилнорборненов). Наличие в этих полимерах длинных и гибких алкильных групп обеспечит эти полимеры относительно высокой проницаемостью по углеводородам и селективностью их разделения, контролируемой растворимостью, а отсутствие пористой структуры сделает свойства стабильными во времени. Необходимо отметить, что аддитивные поли(5-алкилнорборнены) получаются по двухстадийной схеме синтеза из крупнотоннажных промышленных продуктов (α-олефинов и дициклопентадиена) и, таким образом, являются более доступными соединениями в отличие от упомянутых выше кремнийсодержащих полиацетиленов и полинорборненов. Кроме того, отсутствие полярных групп и полностью насыщенное строение мономерных звеньев обеспечивает высокую химическую и термическую стабильность предложенных полимеров.Ожидается, что полученные результаты послужат стимулом как для дальнейших исследований в области макромолекулярного дизайна и направленного синтеза новых полимерных материалов с заданными свойствами, так и для последующих практических применений в мембранном газоразделении.