Новости химической науки > Напечатанную трехмерным способом посуду можно греть

Проведение термически инициируемых химических реакций в пластиковой посуде кажется не самым мудрым решением, однако исследователи из Великобритании продемонстрировали, что возможно провести целый ряд гидротермических химических синтезов в реакторах, полученных из полипропилена методом трехмерной печати.

Разработанный подход позволяет изготавливать методом трехмерной печати лабораторные реакторы ёмкостью 1 или 2 мл, причем технологию можно масштабировать и для изготовления более объемных реакторов. Новую методику также можно использовать и для создания целых систем из запаянных реакционных сосудов – в самой работе исследователи продемонстрировали возможность печати системы реакторов 5x5 – такая система может применяться для высокоэффективного скрининга реагентов или условий проведения процесса. Обычно для проведения реакций, для которых была опробована новая посуда, отпечатанная из пластика (гидротермический синтез, включающий многочасовое нагревание реакционных смесей до 140°C), требуются автоклавы и специализированная посуда из нержавеющей стали. Исследователи продемонстрировали, что новый подход к изготовлению посуды может оказаться полезным и для лабораторий, не обладающих таким оборудованием.

Руководителями исследования были Ли Кронин (Lee Cronin) и Росс Форган (Ross Forgan) из Университета Глазго, которые уже сообщали о применении трехмерной печати для создания реакторов и микрореакторов определенной геометрической конфигурации, позволяющей контролировать протекающие в такой посуде химические процессы. Как отмечает Кронин, целью исследователей было выяснение – можно ли использовать трехмерную печать для создания посуды, способной выдерживать нагревание.

Первоначально исследователи провели частичную печать реакционных сосудов из полипропилена, заполнили их реагентами, запаяли и поместили в печь. После нагревания при определенной температуре реакционный сосуд распечатывали, извлекая из него продукты реакции.

Реагенты запаивали в реакционные сосуды непосредственно в процессе изготовления посуды. (Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2014, DOI: 10.1002/anie.201402654)

Если нагрев реакторов проводить при 150°C и выше, пластик деформируется и реакторы оказываются бесполезными, однако ниже этой температуры реакторы и их агломераты сохраняют свою целостность. Для проверки – можно ли такую посуду использовать для сольвотермических химических процессов исследователи синтезировали две металлоорганические каркасные структуры – одну в реакторе емкостью 3 мл (синтез проводили 18 часов при 130°C) и вторую – в реакторе объемом 20 мл (синтез проводили 18 часов при 140°C). В обоих случаях выход и чистота продукта были сравнимы с выходом и чистотой, характерными для обычных методов синтеза.

Также исследователи провели эксперимент с системой, содержащей большое количество реакционных камер (5х5), каждая из которых заполнялась комбинацией реагентов, необходимых для синтеза металлоорганических каркасных полимеров. После нагревания при 120°C в течение 18 часов содержимое каждой камеры анализировали, изучая строение продукта – такой подход позволил определить оптимальные концентрации для синтеза новых трехмерных полимеров. Подобранная таким образом система концентраций позволила синтезировать металлоорганический каркасный полимер в больших количествах.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2014, DOI: 10.1002/anie.201402654

метки статьи: #химическая технология, #химия полимеров