Takaisin

Syvällistä tietoa polymerointikatalyyteistä kokeellisen ja laskennallisen kemian menetelmillä

Väitös kemian alalta
Väittelijä: FM Ville Nissinen
Aika ja paikka: 28.6.2017 klo 12, F100, Futura, Joensuun kampus

Synteettisistä polymeereistä ja erilaisista lisäaineista koostuvat muovit ovat erottamaton osa arkipäiväämme. Lukuisten uusien polymeerien kehittäminen on mahdollistanut muovien laajamittaisen käytön monissa sovelluskohteissa. Maapallon alati kasvava väkiluku ja yleinen elintason nousu kuitenkin edellyttävät polymeerien ja niiden tuotantoprosessien jatkuvaa kehittämistä. Polymerointiprosessien yksityiskohtainen ymmärtäminen ja hallinta ovat tässä avainasemassa.

Polyeteeni ja polypropeeni ovat tärkeitä synteettisiä polymeerejä, joiden valmistuksessa hyödynnetään useimmiten Ziegler–Natta-katalyysiä. Nykyaikaisten Ziegler–Natta-katalyyttien keskeisiä komponentteja ovat epäorgaaninen MgCl2-kantaja ja orgaaniset apuaineet, elektronidonorit, joiden avulla voidaan merkittävästi vaikuttaa katalyytin rakenteeseen ja toimintaan. Vuosikymmeniä kestäneestä tutkimuksesta huolimatta Ziegler–Natta-katalyyttien rakennetta ja toimintaa ei edelleenkään täysin tunneta. Lisäksi uusia elektronidonoreita etsitään jatkuvasti korvaamaan perinteisesti käytettyjä orgaanisia yhdisteitä, joiden käyttöön on osoitettu liittyvän terveyshaittoja. 

FM Ville Nissisen väitöskirjatyössä tutkittiin Ziegler–Natta-katalyyttejä kokeellisen ja laskennallisen kemian menetelmillä. Tutkimuksessa keskityttiin monihampaisten eetteri- ja amiinielektronidonorien vaikutukseen magnesiumkloridikantajan rakenteeseen. Erityisesti dieetterit ovat teollisten Ziegler–Natta-katalyyttien kannalta tärkeä elektronidonorien ryhmä niiden poikkeuksellisten ominaisuuksien takia. Väitöskirjatutkimuksessa huomiota kiinnitettiin erityisesti elektronidonorien vuorovaikukseen kantajamateriaalien kanssa.

Tutkimuksen perusteella sekä kantajamateriaalin valmistustapa, että käytettävän elektronidonorin kemiallinen luonne vaikuttavat merkittävästi kantajan kiderakenteen muodostumiseen. Dieetterielektronidonorien tapauksessa havaittiin eetterisidosten pilkkoutuminen magnesiumkloridin synteesissä, minkä seurauksena muodostui uusi potentiaalinen kantajamateriaali Ziegler–Natta-katalyyteille (metoksimagnesiumkloridi). Sopivissa reaktio-olosuhteissa kaksihampaiset dieetteri- ja diamiinielektronidonorit muodostivat magnesiumkloridin kanssa kiteisiä komplekseja, jotka toimivat MgCl2:n rakennemalleina. Väitöskirjassa esitellään myös uudentyyppinen aminoryhmiä sisältävä monihampainen elektronidonori (polyetyleeni-imiini) Ziegler–Natta-katalyyteille.

Väitöskirjatutkimus selventää monihampaisten eetteri- ja amiinielektronidonorien erilaisia rooleja magnesiumkloridikantajien kiderakenteen muodostumisessa, ja antaa lisätietoa kyseisten elektronidonorien sitoutumisesta näihin kantajamateriaaleihin. Tulokset ovat hyödynnettävissä teollisesti tärkeiden polymerointikatalyyttien valmistamisessa ja niiden mallintamisessa.

FM Ville Nissisen kemian alaan kuuluva väitöskirja The roles of multidentate ether and amine electron donors in the crystal structure formation of magnesium chloride supports (Monihampaisten eetteri- ja amiinielektronidonorien roolit magnesiumkloridikantajien kiderakenteen muodostumisessa) tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä on professori Reko Leino Åbo Akademista ja kustoksena professori Tuula Pakkanen Itä-Suomen yliopistosta.

Väittelijän painolaatuinen kuva on osoitteessa https://kuvapankki.uef.fi/A/UEF+kuvahakemisto/11483?encoding=UTF-8