توليف البوليمرات في درجات حرارة معتدله باستخدام السندات الكبريت الديناميكية في بولي (S-ديفييلبنزين)

لقد قمنا بتطوير طريقة لبدء البلمرة باستخدام السندات الكبريتية الحيوية في بولي (الكبريت divinylbenzene) في 90 درجة مئوية دون الحاجة إلى المذيبات. هذا هو أقل بكثير من الطرق التقليدية التي تتطلب درجات حرارة فوق 160 درجة مئوية. إن خفض درجة حرارة البلمرة يوسع نطاق مونومرات يمكن دمجها في البولي كبريتيدات عن طريق الكبراندر المعكوس.

يؤدي هذا إلى توسيع خصائص المواد الممكنة والتطبيقات الممكنة. وقد أنتج الكبران المعكوس عدة كبريتيدات استخدمت في بطاريات كبريتيد الليثيوم، كعدسات شفافة بالأشعة تحت الحمراء، مثل الزئبق وزيوت المواد الماصة من بين تطبيقات أخرى. ومن شأن هذه الطريقة أن تتيح تطوير مواد جديدة ومن المحتمل أن تكون تطبيقات إضافية.

واحدة من الفوائد الرئيسية لهذه الطريقة هو السهولة النسبية للتوليف. يوفر هذا الفيديو الفرصة لإظهار كيفية تطور التفاعل مع مرور الوقت ، وكذلك إظهار كم يمكن أن تختلف البوليمرات استنادًا إلى محتوى الكبريت ونسبة المونومرات الموجودة. لإعداد بولي (S-divinylbenzene) الجمع بين الكبريت عنصري وdivinylbenzene في نسبة الوزن المطلوب في قارورة درام واحد مجهزة شريط يحركة المغناطيسي.

ضع القارورة في حمام الزيت عند درجة حرارة 185 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. بعد اكتمال التفاعل، وإزالة القارورة من حمام النفط وإخماد فورا عن طريق وضع القارورة في النيتروجين السائل. ثم كسر فتح القارورة لإزالة البوليمر، وتكرار هذه الخطوة لكل البوليمر المعدة.

لتجميع terpolymers، سحق أولا بولي (S-divinylbenzene) مع هاون وsinsle لتفاعل أعلى مساحة السطح مع مونومر 1، 4-Cyclohexanedimethanol divinyl الأثير، أو CDE. ثم الجمع بين بولي (S-divinylbenzene) وCDE في نسبة الوزن المطلوب على مقياس 600 مليغرام. ضع العينة في حمام الزيت عند 90 درجة مئوية لمدة 24 ساعة.

ثم تبريد العينة إلى درجة حرارة الغرفة. لردود الفعل التي لا تؤدي إلى دمج مونومر الكامل، حل أجزاء البوليمر القابل للذوبان في ديكلوروميثان، وتعجّل في الميثانول البارد. للعينات مع الذوبان محدودة، وغسل عينات البوليمر الصلبة مع الميثانول الباردة لإزالة أي مونومر غير منقحة.

لتجميع terpolymers باستخدام maleimide ، والجمع بين الكبريت وdivinylbenzene في نسبة الوزن 30-70 على مقياس خمسة غرام كما هو موضح سابقا. الجمع بين ما قبل البوليمر مع maleimide في نسبة الوزن ثلاثة إلى واحد في قارورة زجاجية درام واحد مجهزة شريط ضجة المغناطيسي. يُحلّ المزيج في 10 ملليغرام لكل ميكرولتر من ثنائي الوهيلفورماميد.

ثم ضع القارورة في حمام الزيت عند 100 درجة مئوية لمدة 24 ساعة. المقبل الجمع بين بولي (S-divinylbenzene) والمونومر المطلوب في نسبة الوزن واحد إلى واحد كما هو موضح سابقا لإعداد تيربوليمرات مختلفة. إزالة عينة من الخليط في نقاط زمنية مختلفة أثناء التفاعل، وحل البوليمر في 600 ميكرولترات من الكلوروفورم دياتيد لتحليل البروتون NMR.

للتأكد من أن الكبريت من البوليمر بدلا من الكبريت عنصري مطلوب للبليمرة، وإعداد عينات من الكبريت وحدها، ومع CDE، divinylbenzene، وأثير الايل كما وصف سابقا. تحليل البوليمرات بواسطة البروتون NMR في الكلوروفورم المتحللة. دمج البروتون الناتج أطياف NMR لتحديد مدى التفاعل.

بسبب الذوبان المنخفض النسبي وتعدد التخصصات العالية لمعظم تيربوليمرات ، قم بحل كل بوليمر في ديكلوروميثان بتركيز عالٍ قدره 75 ملليغرام لكل ملليلتر. ثم إزالة الجسيمات من الجزء القابل للذوبان باستخدام مرشح 0.45 ميكرون اعور. تحليل العينات بواسطة الكروماتوغرافيا هلامية باستخدام ثنائي كلورو الميثان كما eluent، عمودين MesoPore في تسلسل، وكاشف معامل الانكسار للتحليل.

تحديد متوسط العدد والوزن متوسط الأوزان الجزيئية استناداً إلى منحنى المعايرة من معايير البوليسترين. لدراسة الخصائص الحرارية، قم بتعبئة المقالي الألومنيوم مع 30 إلى 50 ملليغرام من كل بوليمر، وتوفير عينة كافية لتمييز درجة حرارة انتقال الزجاج بشكل كاف من ثيرمجرامات الناتجة. مسح العينات والحصول على قيم ثيرمجرام من الفحص الثاني.

بالنسبة لدراسات القابلية للذوبان، تزن حوالي 150 ملليغرام من كل بوليمر في قارورة وزنها المسبق، وتذوب في ديكلوروميثان لتصل إلى تركيز 75 ملليغرام لكل ملليلتر. بعد ثماني ساعات، وإزالة الجزء القابل للذوبان، وغسل جزء غير قابل للذوبان مع ثنائي كلورو الميثان مرتين. جفف العينة غير القابلة للذوبان المتبقية في الفرن لمدة 10 دقائق لإزالة المذيبات المتبقية.

بعد تبريد القارورة إلى درجة حرارة الغرفة، قم بوزنها، وحساب نسبة الذوبان عن طريق تحديد الفرق في الأوزان الأولية والنهائية. بولي (S-divinylbenzene) تم تصنيعها باستخدام درجات حرارة عالية لبدء الكبريت حلقة الانقسام تشكيل الجذور، والتي تبدأ بعد ذلك البلمرة مع divinylbenzene. يمكن استخدام روابط الكبريت الديناميكية داخل poly (S-divinylbenzene) لبدء البلمرة بمونومرات إضافية في درجات حرارة أقل بكثير.

تم تقييم أحادية وظيفية ودي وظيفة الفينيل والمونومرات أليل، وتم البوليمرة جميع بنجاح كما أكد NMR. تم رصد محتوى مونومر لجميع البلمرات على مدار 48 ساعة. تم إجراء تفاعلات التحكم لتحديد دور بولي (S-divinylbenzene) مقابل الكبريت في البلمرة.

وقد تم فحص المنتجات بواسطة البروتون NMR و TLC لدراسة التغييرات في بنية البوليمر ، وتأسيس مونومر ، ولتحديد ما إذا كان الكبريت قد تم دمجه بالكامل. أجريت البلمرة المختلفة لدراسة هيكل البولي بولي (S-divinylbenzene)CDE. كل من زيادة محتوى الكبريت، وإضافة CDE أدى إلى انخفاض في درجة حرارة انتقال الزجاج.

بعد انخفاض أولي في الوزن الجزيئي ، أدت إضافة CDE إلى زيادة إجمالية في طول السلسلة. تم تحقيق أقصى ذوبان لبولي (ق-divinylbenzene) توليفها مع 40٪ إلى 50٪ الكبريت. أدى إضافة CDE إلى انخفاض ذوبان البوليمر.

لبولي عالية المحتوى للكبريت (S-divinylbenzene) لوحظت الذوبان منخفضة، ولكن دمج CDE تحسنت بشكل كبير الذوبان. تطوير البلمرة الخالية من المذيبات التي تحدث في درجات حرارة أقل بكثير من المبلغ عنها سابقا يوسع نطاق مونومرات التي يمكن دمجها في polysulfides. وهذا قد يفتح الباب أمام تطبيقات جديدة، أو يسمح للمواد أن تكون مصممة بشكل أفضل لوظيفة المطلوب.

يتم إنتاج كمية صغيرة من الغاز أثناء تركيب بولي (الكبريت divinylbenzene) وينبغي فقط أن تملأ قوارير نصف كامل لمنع تراكم الضغط. يجب أن يتم تنفيس العينات قبل إزالتها من غطاء محرك السيارة لضمان عدم استنشاق الغاز.