Polymerizations الإثيلين عن طريق المفاعلات الضغط الموازية وتحليل الحركية من سلسلة البلمرة نقل

يتمثل الهدف العام من هذا الإجراء في إعداد عملية بلمرة عالية الإنتاجية وتقييم قدرة المحفز على إجراء نقل السلسلة من خلال التوصيف التفصيلي والتحليل الحركي للبوليمر الناتج. تساعد هذه الطريقة في الإجابة على أسئلة رئيسية في حفز البلمرة مرتبطة بالمحفزات المصممة حديثاً، والتي يمكنها الاستفادة من نقل السلسلة لإنتاج مسارات فعالة لمجموعة متنوعة من البوليمرات. وتكمن الميزة الرئيسية لهذه التقنية في أن عمليات البلمرة عالية الإنتاجية تسمح بفحص فعال للمحفزات وإجراء مقارنات مباشرة بينها عبر نطاق واسع من ظروف التفاعل.

سيقوم الدكتور Ryan Hugh، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في مختبري، بتطبيق هذه التقنية. أولاً، قم بإذابة 1 mL من 2,3-butanedione و 2.8 mL من 2,6-dimethylaniline في 20 mL من الميثانول داخل دورق مستدير القاعدة سعة 100 mL. بعد إضافة 0.4 mL من حمض الفورميك، قم بتقليب التفاعل في درجة حرارة الغرفة حتى يترسب الديامين، وهو ما يستغرق عادةً من ساعة إلى ساعتين.

بعد ذلك، قم بترشيح خليط التفاعل باستخدام مرشح زجاجي ودورق ترشيح، ثم اغسل المادة الصلبة الصفراء بـ 20 milliliters من الميثانول البارد. بعد ذلك، جفف المادة الصلبة في الفراغ. وفي صندوق قفازات، اخلط جرام واحد من dim eth nickel bromide و 1.1 grams من biz.

في دورق مستدير القاع سعة 50 milliliter، أضف Two six dimethyl phenyl وtwo three butane Dion مع 20 milliliters من di chloro methane وقم بالتقليب طوال الليل في درجة حرارة الغرفة. في اليوم التالي، قم بترشيح خليط التفاعل باستخدام مرشح زجاجي (glass frit) ودورق ترشيح. اغسل المادة الصلبة البنية بـ 75 milliliters من chloro methane وجففها في vao.

قم بتحضير محلول مخزون من الحفاز بتركيز 0.001 مولار عن طريق إضافة 0.0041 جرام من حفاز بروميد النيكل المُحضّر مسبقاً إلى قارورة تحتوي على 7.5 ملليلتر من التولوين مع تحريك معلق النيكل. أضف 0.5 ملليلتر من methyl luane بتركيز 30% في التولوين. استمر في التحريك لمدة دقيقة واحدة، حتى يتحول خليط التفاعل من معلق بني إلى محلول.

بعد ذلك، قم بتحضير محلول dathyl zinc بتركيز 1.2 molar عن طريق إذابة 0.25 milliliters من dathyl zinc في 1.75 milliliters من toluene. قم بإعداد جميع تفاعلات البلمرة في مفاعل ضغط متوازٍ مزود بتقليب علوي وموضوع داخل صندوق قفازات يعمل في جو من النيتروجين. برمج عملية البلمرة في البرنامج مع تحديد الحجم الكلي للتفاعل بـ 3 milliliters.

غاز التطهير هو النيتروجين. وغاز التفاعل هو الإيثيلين. يتراوح الضغط من 15 إلى 150 PSI وزمن التفاعل ساعة واحدة.

تعد عملية إعداد المفاعل، بما في ذلك إضافة الكواشف والمذيبات وبرمجة البرنامج وتأمين مجموعة التخزين العلوية، الخطوة الأكثر أهمية. بعد ذلك، يتم إدخال قوارير التفاعل ذات البطانة الزجاجية في الثقوب الثمانية. تُضاف الكواشف وفقاً للجدول 1.

استخدم أداة قياس العمق للتأكد من أن البطانات الزجاجية موجودة على الارتفاع المناسب. ثم أدخل ريش التحريك الشفرية في مجموعة التجميع العلوية. بعد ملء قوارير التفاعل والتأكد من استقرار الحلقات الدائرية (O-rings) بشكل صحيح في الأخاديد المعدنية، ضع مجموعة التحريك العلوية بعناية على القاعدة ثم أحكم ربط البراغي بطريقة تبادلية.

بمجرد إحكام ربط جميع البراغي بشكل كافٍ، اضغط على زر البدء في البرنامج. راقب التفاعل عبر قياسات امتصاص الغاز. بعد مرور ساعة واحدة من البلمرة، أخرج أنابيب التفاعل من صندوق القفازات، ثم قم بترسيب البولي إيثيلين بإضافة 5% من حمض الهيدروكلوريك في الميثانول.

بعد ذلك، قم بإزالة المذيب وتجفيف البوليمر تحت التفريغ. وبعد تحديد حصيلة البوليمر، قم بإذابة 0.002 grams من البوليمر في 2 milliliters من 1 2 4 tri chloro benzene عند 135 °C. استخدم كروماغرافيا نفاذ الهلام (gel permeation chromatography) أو GPC لتحليل الوزن الجزيئي ومؤشر التشتت للبولي إيثيلين المجفف.

أصبحت هذه العينة الآن جاهزة لوضعها في جهاز GPC عالي الحرارة لإجراء التحليل. بعد ذلك، قم بإذابة 0.05 إلى 0.08 جرام من البوليمر في 0.5 مل من رباعي كلورو إيثان منزوع القيمة عند 130 درجة مئوية. لإجراء تحليل مطيافية NMR للكربون عند درجة حرارة عالية لبلمرة نقل السلسلة، املأ المفاعل وقم ببرمجة البرنامج وفقًا للإجراءات والتحليلات الموصوفة سابقًا.

يُعرض هنا استهلاك غاز الإيثيلين مقابل الوقت لضغوط الإيثيلين المختلفة التي تم اختبارها. كما يظهر هنا استهلاك غاز الإيثيلين مقابل الوقت لعينات المحفز وحده، والتي تُستخدم لحساب معدل الانتشار. وتُعرض هنا آثار GPC لبلمرات نقل السلسلة مع وجود ethyl zinc بتركيزات تتراوح من صفر إلى 1000.

يُستخدم جهاز كروماتوغرافيا نفاذ الهلام (GPC) لحساب الوزن الجزيئي وتشتت عينات البوليمر. تظهر هنا أطياف الرنين المغناطيسي النووي للكربون (carbon NMR) لعينات البولي إيثيلين للسلسلة الكاملة، بالإضافة إلى طيف مكبر مع تحديد القمم. تُستخدم بيانات الوزن الجزيئي لحساب عدد السلاسل التي بدأت التفاعل ورسم مخطط مايو (Mayo plot).

يُستخدم تطابق مخطط مايو لحساب نسبة معدل انتقال السلسلة إلى معدل الانتشار، والذي يُستخدم بدوره لحساب معدل انتقال السلسلة. وبمجرد إتقان هذه العملية، يمكن إتمام هذا البلمرة في غضون ساعتين إذا نُفذت بشكل صحيح. وأثناء محاولة تطبيق هذا الإجراء، من المهم توزيع المحاليل المخزنة بدقة في أنابيب التفاعل، والتأكد من تكوين المفاعل بشكل صحيح، وتثبيت وحدة التقليب العلوية بإحكام في مكانها. بعد مشاهدة هذا الفيديو، سيكون لديك فهم جيد لكيفية إعداد عملية بلمرة عالية الإنتاجية، وتوصيف البوليمر الناتج، وتقييم قدرة المحفز على إجراء انتقال السلسلة من خلال التحليل الحركي.

لا تنسَ أن dathyl والزنك وmethyl luminox مواد تلقائية الاشتعال وتتفاعل مع الهواء. لذا يجب دائمًا استخدام تقنيات خالية من الهواء عند تنفيذ هذا الإجراء.