Nauka w SMCEBI

Bio-Med · Info-Tech
Nano · Fun

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

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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

  1. Andrzej Dzienia, Paulina Maksym, Magdalena Tarnacka, Kamil Kamiński, Marian Paluch, „Sposób ciśnieniowej polimeryzacji e-kaprolaktonu”, P.421155, 3.04.2017
  2. Andrzej Dzienia, Paulina Maksym, Magdalena Tarnacka, Iwona Grudzka-Flak, Kamil Kamiński, Marian Paluch, „Sposób ciśnieniowego otrzymywania poli(cieczy jonowych)”, P.422254, 17.07.2017