Wpływ wysokiego ciśnienia oraz ograniczenia przestrzennego na reakcję polimeryzacji i izomeryzacji. W kierunku lepszej kontroli nad kinetyką procesu.
Źródło finansowania
SONATA BIS 5 Narodowe Centrum Nauki
Kwota finansowania
1 953 360 PLN
Czas realizacji projektu
01-04-2017r. - 31-03-2021r.
Opis projektu
Badania nad przebiegiem reakcji oraz ich aspektami kinetycznymi rozpatrujemy w trzech układach reakcyjnych: makroskopowym, w warunkach ograniczenia przestrzennego (nanopory) oraz w warunkach wysokiego ciśnienia.
Dotychczasowe badania wykazały, że w warunkach podwyższonego ciśnienia reakcje polimeryzacji rodnikowych monometrycznych cieczy jonowych przebiegają z większą szybkością w porównaniu do ciśnienia atmosferycznego, a ich produkty charakteryzują się bardziej jednorodną strukturą łańcuchów. Dodatkowo ograniczenie przestrzenne pozwoliło nam na znaczne zwiększenie szybkości reakcji polimeryzacji (nawet 17 razy) oraz uzyskaniu takich materiałów jonowych, które w określonych warunkach temperatury wykazywały wyższe przewodnictwo w odniesieniu do wyjściowego monomeru.
Powyższe efekty są również obserwowane dla innych typów polimeryzacji, m.in. polimeryzacji z otwarciem pierścienia, dla której zaobserwowano krótszy czas reakcji (z dziesiątek godzin nawet do kilkudziesięciu minut), otrzymując polimery o wyższej masie i niższej dyspersyjności. W przypadku syntezy polikaprolaktonu pozwoliło to wyeliminować konieczność stosowania katalizatorów, którymi zazwyczaj są związki na bazie metali ciężkich i przeprowadzić polimeryzację z wysoką konwersją, inicjowaną wodą i katalizowaną ciśnieniem lub porami na bazie glinu i krzemu.
Stosowane przez nas kontrolowane metody polimeryzacji pozwalają na uzyskanie m.in. makrocząsteczek ściśle określonych parametrach fizyko-chemicznych, co pozwala na precyzyjne określenie bezpośrednich relacji pomiędzy ich podstawowymi parametrami np. ciężarem cząsteczkowym, przewodnictwem a temperaturą przejścia szklistego.
Lider projektu
dr hab. Kamil Kamiński prof. UŚ
Zespół
dr Iwona Grudzka-Flak, dr Magdalena Tarnacka, mgr inż Andrzej Dzienia, mgr Agnieszka Talik
Publikacje
- M. Tarnacka, A. Chrobok, K. Matuszek, D. Neugebauer, R. Bielas, S. Golba, K. Wolnica, M. Dulski, K. Kaminski, M. Paluch, Studies on Radical Polymerization of Monomeric Ionic Liquids – Nanostructure Ordering as a Key Factor Controlling Reaction and Properties of Nascent Polymer. Polymer Chemistry 2016, 7, 6363 – 6374.
- K. Wolnica, M. Dulski, E. Kaminska, A. Cecotka, M. Tarnacka, R. Wrzalik, K. Kaminski, M. Paluch, On the progress of mutarotation above and below the Tg. Studying the relationship between constant rates and structural relaxation times. Phys. Chem. Chem. Phys., 2017,19, 20949-20958.
- M. Tarnacka, A. Chrobok, K. Matuszek, S. Golba, P. Maksym, K. Kaminski, M. Paluch, Polymerization of Monomeric Ionic Liquid Confined within Uniaxial Alumina Pores as a New Way of Obtaining Materials with Enhanced Conductivity. ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8 (43), 29779–29790.
- M. Dulski, A. Cecotka, S. N. Tripathy, A. Sakalouski, K. Wolnica, M. Tarnacka, R. Wrzalik, K. Kaminski and M. Paluch, Experimental (FTIR, BDS) and theoretical analysis of mutarotation kinetics of D-fructose mixed with different alcohols in the supercooled region, RSC Adv. 2016, 6, 57634-57646
- P. Maksym, M. Tarnacka, A. Dzienia, K. Matuszek, A. Chrobok, K. Kaminski, M. Paluch, Enhanced Polymerization Rate and Conductivity of Ionic Liquids-based Epoxy Resin. Macromolecules 2017, 50 (8), pp 3262–3272
- A. Dzienia, P. Maksym, M. Tarnacka, A. Zięba, K. Kaminski, M. Paluch, High pressure water-initiated Ring Opening Polymerization in the synthesis of well-defined alpha-hydroxy- omega-(carboxylic acid) polycaprolactones. Green Chem., 2017,19, 3618-3627
- P. Maksym, M. Tarnacka, A. Dzienia, K. Erfurt, A. Chrobok, A. Zięba, K. Kaminski, M. Paluch, A facile route to well- defined imidazolium-based poly(ionic liquid)s of enhanced conductivity via RAFT. Polym. Chem., 2017,8, 5433-5443
- P. Maksym, M. Tarnacka, K. Wolnica, A. Dzienia, K. Erfurt, A. Chrobok, A. Zięba, R. Bielas, K. Kaminski, M. Paluch, Studies on the hard confinement effect on the RAFT polymerization of the monomeric ionic liquid. Unexpected triggering RAFT polymerization at 30 o C. Polymer Chemistry 2017, zaakceptowany do druku DOI: 1039/C7PY01726J
Zgłoszenia patentowe
- Andrzej Dzienia, Paulina Maksym, Magdalena Tarnacka, Kamil Kamiński, Marian Paluch, „Sposób ciśnieniowej polimeryzacji e-kaprolaktonu”, P.421155, 3.04.2017
- Andrzej Dzienia, Paulina Maksym, Magdalena Tarnacka, Iwona Grudzka-Flak, Kamil Kamiński, Marian Paluch, „Sposób ciśnieniowego otrzymywania poli(cieczy jonowych)”, P.422254, 17.07.2017