Charakterystyka prowadzonych badań

W ostatnim półwieczu dokonał się ogromny postęp w chemii i technologii tworzyw sztucznych, a ich produkcja wzrosła od ok. 1 mln ton do ponad 180 mln ton. Od wielu lat wśród kilku tysięcy produkowanych, różnorodnych gatunków tworzyw sztucznych zdecydowanie największy udział mają poliolefiny, w tym polietylen – PE i polipropylen – PP, których w końcu lat pięćdziesiątych praktycznie nie było na rynku jednak w krótkim czasie stały się one tworzywami powszechnego użytku, wiodącymi w tej branży przemysłu chemicznego.

Polietylen od 1966 r. zajmuje pierwsze miejsce wśród produkowanych tworzyw w świecie, natomiast polipropylen charakteryzuje się największą dynamiką rozwoju wśród produkowanych w świecie wielkotonażowych termoplastów. Jest to spowodowane ogromnym postępem w technologii wytwarzania tych polimerów od technicznie trudnej, wysoce energochłonnej, metody wysokociśnieniowej, poprzez różne odmiany procesu niskociśnieniowego, aż do opracowania w ostatnich latach, prostego oraz energo- i materiałooszczędnego procesu fluidalnego nie powodującego zanieczyszczenia środowiska. Postęp ten mógł być dokonany dzięki odkryciu w połowie lat 50-tych metaloorganicznych katalizatorów kompleksowych, co zainicjowało lawinę trwających do dziś na świecie badań zarówno nad syntezą nowych i coraz lepszych układów katalitycznych jak i (ko)polimeryzacją z ich udziałem.

Dostępne, tanie i łatwo przetwarzalne poliolefiny sa tez często wykorzystywane jako osnowa w kompozytach i nanokompozytach polimerowych z udziałem z różnorodnych napełniaczy i innych dodatków dla uzyskania materiałów o pożądanych właściwościach do coraz szerszej palety zastosowań.
Różnorodne kierunki zastosowania materiałów polimerowych wymuszają konieczność takiej modyfikacji tworzyw, aby zachowały one swoje właściwości przez pożądany, długi czas eksploatacji w różnorodnych warunkach (np. materiały konstrukcyjne, wyroby ogrodnicze, rury wodne i gazowe, otuliny kabli energetycznych), a z drugiej powinny ulegać w miarę szybkiemu rozkładowi po zużyciu (dot. to przede wszystkim “krótkożyjących” opakowań jednorazowego użytku). Stąd niezależnym od syntezy z monomerów, kierunkiem badań w zakresie materiałów polimerowych, są badania modyfikacji tych tworzyw dla zmiany ich właściwości w pożądanym kierunku.

Zespół naukowy Katedry Technologii Chemicznej i Chemii Polimerów od wielu lat specjalizuje się i prowadzi badania w zakresie chemii i technologii poliolefin. Głównym kierunkiem prac zespołu są badania syntezy wieloskładnikowych, metaloorganicznych układów katalitycznych najnowszych generacji oraz ocena ich właściwości katalitycznych w procesach polimeryzacji i kopolimeryzacji etylenu i propylenu. Poza tym zainteresowania badawcze zespołu obejmują modyfikację poliolefin w celu nadania im pożądanych właściwości oraz otrzymywanie i charakterystykę (nano)kompozytów na osnowie poliolefin z różnymi napełniaczami i innymi dodatkami. W końcu badania obejmują także procesy biodegradacji, termodegradacji, fotodegradacji i starzenia pod wpływem czynników atmosferycznych róz dorodnych materiałów polimerowych. W badaniach tych poza pracownikami Katedry Technologii Chemicznej i Chemii Polimerów aktywnie uczestniczą pracownicy instytutowych pracowni specjalistycznych, głównie analizy termicznej, a także studenci i doktoranci.

 

 

Tematyka badawcza zespołu obejmuje:

 

  • Opracowanie, otrzymywanie i charakterystykę aktywności katalizatorów do syntezy polimerów w tym wieloskładnikowych, metaloorganicznych układów katalitycznych, wszystkich generacji (Zieglera-Natty, metalocenowych i postmetalocenowych), zarówno beznośnikowych jak i zakotwiczonych na różnorodnych nośnikach;
  • Badania procesów polimeryzacji i kopolimeryzacji, głównie koordynacyjnej, także w układach dwufazowych z udziałem cieczy jonowych, wobec różnych układów metaloorganicznych – optymalizacje procesów, badania kinetyki i mechanizmu polireakcji;
  • Otrzymywanie i charakterystyka kompozytów i nanokompozytów na osnowie polimerowej z udziałem nieorganicznych i organicznych napełniaczy w tym także biokompozytów na bazie odnawialnych surowców roślinnych;
  • Badania procesów modyfikacji polimerów w kierunku nadania im pożądanych właściwości (w tym zarówno stabilizacja jak i przyspieszona degradacja, poprawa właściwości użytkowych np. zmniejszenie podatności na palenie);
  • Badania nad otrzymywaniem skutecznych środków biobójczych do różnych materiałów: (ko)polimerów, (nano)kompozytów, powłok polimerowych i materiałów budowlanych;
  • Badania w warunkach laboratoryjnych i naturalnych stabilności materiałów. głównie polimerowych, poddanych oddziaływaniu różnych czynników (procesy foto-, termo- i biodegradacji oraz starzenia atmosferycznego);
  • Charakterystyka właściwości strukturalnych (FTIR, NMR, TREF), molekularnych (HT-GPC), termicznych (DSC, TG i TG-MS), morfologicznych (SEM z przystawką EDS) oraz użytkowych (plastomer, maszyna wytrzymałościowa Instron, młot udarowy, twardościomierz) materiałów polimerowych.

Prowadzone przez zespół badania mają charakter zarówno podstawowy (prace prowadzone w ramach badań statutowych oraz grantów MNiSzW/NCN), jak i utylitarny (projekty badawcze POIG/NCBiR), często wynikający ze współpracy z przemysłem czy w efekcie zleceń jednostek biznesowych. Wyniki badań są systematycznie prezentowane na konferencjach naukowych krajowych i międzynarodowych, publikowane w recenzowanych czasopismach krajowych i zagranicznych, a niektóre stanowią podstawę zgłoszeń patentowych. Zespół był inicjatorem wydania kilku numerów czasopisma “Polimery” poświęconych w całości poliolefinom: np. 1994 nr 10, 1997 nr 10, 2000 nr 5 i 2008 nr 5. Efektem prowadzonych badań była także. wydana nakładem Wydawnictw Naukowo-Technicznych, w roku 2005, pozycja książkowa pt. POLIOLEFINY. Ponadto zespół Katedry wraz z Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych PAN był organizatorem międzynarodowych konferencji “POLYMERS ON THE ODRA RIVER” w dniach 06-07.07.2011 w Opolu oraz SILESIAN MEETINGS ON POLYMER MATERIALS – POLYMAT60 w dniach 30.06-1.07.2014 w Zabrzu.