Олигомеры на основе алкилзамещенных норборненов – потенциальные основы перспективных моторных масел: синтез, микроструктура и взаимосвязь структура-свойство

Осваивание территории крайнего севера ограничено суровыми природными условиями. В частности, низкие температуры приводят к застыванию моторных масел. Создание и использование качественных низкотемпературных моторных масел, имеющие умеренную вязкость при температурах ниже -50℃, может решить данную проблему. В то же время, такое масло должно оставаться вязким при рабочих температурах двигателя, защищая его от процессов старения. Синтетические масла, состоящие из насыщенных олигомеров альфа-олефинов, демонстрируют низкие температуры застывания, что обусловлено большим количеством разветвлений в основной цепи, наличием длинных боковых заместителей и узким молекулярно-массовым распределением [1]. Однако олигомеризация альфа-олефинов, по сравнению с напряженными циклоолефинами, требует либо жестких условий проведения реакции и высоких загрузок катализаторов, либо специальных активных катализаторов [1]. Одним из вариантов решения данной проблемы может стать использование в качестве основы моторных масел насыщенных олигомеров алкилзамещенных норборненов. Благодаря доступности, простоте синтеза и высокой активности в олигомеризации и полимеризации различных производных норборненов, можно легко получать полимеры с углеводородными радикалами [2]. Регулируя величину бокового заместителя в будущем олигомере и его молекулярную массу можно управлять вязкостью и температурой застывания олигомера, а также другими важными характеристиками моторных масел. Метатезисная полимеризация – наиболее плодотворный путь превращения производных норборнена. В соответствии с механизмом циклораскрывающей метатезисной полимеризации молекула однокомпонентного катализатора становится инициатором одной молекулы полимера. Для получения олигомеров необходимо использовать либо большое количество катализатора, либо агенты передачи цепи. Последнее существенно сокращает расход катализатора. В результате получаются олигомеры с четко контролируемой структурой и узким молекулярно-массовым распределением при небольших загрузках катализатора. Варьируя исходное мольное соотношение катализатор:мономер можно легко получать строго определенную молекулярную массу продукта с узким молекулярно-массовым распределением. В качестве агента цепи можно использовать широко доступные α-олефины [3]. Несмотря на то, что первичные продукты метатезисной полимеризации содержат в основной цепи двойные связи, последние можно легко прогидрировать водородом в присутствии того же катализатора, который вел полимеризацию просто меняя условия [4]. Это существенно упростит процесс пост-модификации, сэкономит материальные ресурсы перед получением готового продукта. Полимеризация алкилзамещенных норборненов по схеме метатезиса в литературе описана только с образованием высокомолекулярных продуктов [2] и отсутствуют данные о синтезе насыщенных олигомеров с длинными боковыми алифатическими заместителями на основе алкил-производных норборненов. В настоящей работе предлагается впервые разработать метод синтеза насыщенных олигомеров на основе алкилзамещенных норборненов с использованием реакции метатезиса, синтезировать серию таких олигомеров с закономерно-изменяемым строением, детально исследовать их физико-химические свойства (индекс вязкости при различных температурах, температуры застывания, разложения и другие характеристики), установить взаимосвязи между структурой таких олигомеров и их свойствами и далее на основе выявленных взаимосвязей разработать стратегию по направленному созданию новых углеводородных основ для современных низкотемпературных масел. [1] I. E. Nifant’ev et al., Appl. Catal. A Gen., vol. 549, 2018, p. 40. [2] A. I. Wozniak et al., J. Memb. Sci., vol. 641, Jan. 2022, p. 119848. [3] J. Fan, N. Ren, C. Zhang, M. Li, X. Zhu, and G. Tong, Polymer (Guildf)., vol. 242, p. 124571, 2022. [4] D. E. Fogg, D. Amoroso, S. D. Drouin, J. Snelgrove, J. Conrad, and F. Zamanian, J. Mol. Catal. A Chem., vol. 190, no. 1–2, pp. 177–184, 2002.