Depolymerisierbare olefinische Polymere auf Basis von Cyclooctenmonomeren mit Schmelzring

Summary

Hier beschreiben wir Protokolle für die Herstellung von trans-Cyclobutan-fusionierten Cyclooctenen (tCBCO), deren Polymerisation zur Herstellung depolymerisierbarer olefinischer Polymere und die Depolymerisation dieser Polymere unter milden Bedingungen. Zusätzlich werden Protokolle zur Herstellung von depolymerisierbaren Netzwerken und zum Formpressen von starren linearen Kunststoffen auf Basis dieses Systems beschrieben.

Abstract

Der wachsende Verbrauch synthetischer Polymere und die Anhäufung von Polymerabfällen haben zu einem dringenden Bedarf an neuen Wegen zu nachhaltigen Materialien geführt. Das Erreichen einer geschlossenen Polymerwirtschaft durch chemisches Recycling zu Monomer (CRM) ist ein solcher vielversprechender Weg. Unsere Gruppe berichtete kürzlich über ein neues CRM-System, das auf Polymeren basiert, die durch Ringöffnungsmetathese-Polymerisation (ROMP) von trans-Cyclobutan-fusionierten Cycloocten-Monomeren (tCBCO) hergestellt wurden. Dieses System bietet mehrere entscheidende Vorteile, darunter die einfache Polymerisation bei Umgebungstemperaturen, die quantitative Depolymerisation zu Monomeren unter milden Bedingungen und eine breite Palette von Funktionalitäten und thermomechanischen Eigenschaften. Hier skizzieren wir detaillierte Protokolle für die Herstellung von t-CBCO-basierten Monomeren und ihren entsprechenden Polymeren, einschließlich der Herstellung elastischer Polymernetzwerke und des Formpressens von linearen thermoplastischen Polymeren. Wir skizzieren auch die Herstellung von E-Alken-t-CBCO-Monomeren mit hohem Ringstamm und deren lebende Polymerisation. Schließlich werden auch die Verfahren zur Depolymerisation von linearen Polymeren und Polymernetzwerken demonstriert.

Introduction

Die vielseitige und robuste Natur synthetischer Polymere hat sie zu einem allgegenwärtigen Bestandteil der modernen menschlichen Existenz gemacht. Auf der anderen Seite machen die gleichen robusten und umweltbeständigen Eigenschaften Polymerabfälle äußerst langlebig. Zusammen mit der Tatsache, dass ein großer Teil aller jemals hergestellten synthetischen Polymere auf^{Deponien 1} gelandet ist, hat dies berechtigte Bedenken hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Umwelt aufgeworfen². Darüber hinaus hat der Open-Loop-Charakter der traditionellen Polymerwirtschaft zu einem stetigen Verbrauch petrochemischer Ressourcen und eine....

Protocol

HINWEIS: Die unten beschriebenen Protokolle sind detaillierte Formen von experimentellen Verfahren, die zuvor 15,18,19 berichtet wurden. Über die Charakterisierung der kleinen Moleküle und Polymere wurde bereits^{berichtet 15,18}. Darüber hinaus sollten Synthesen von Monomeren und Polymeren und die Depolymerisation von Polymeren in einem Abzug mit geeigneter persönlicher Schutzausrüstung (PSA), einschließlich Nitrilhandschuhen, Schutzbrille und einem Laborkittel, durchgeführt werden.

1. ....

Results

Diskutiert werden hier repräsentative Ergebnisse, die zuvor veröffentlicht^{wurden 15,18,19}. Abbildung 5 zeigt die GPC-Spuren für Polymer P1, hergestellt mit herkömmlichem ROMP mit G2 (rote Kurve)15 und lebendem ROMP von EM1 mit G1/PPh3 (schwarz)^1.......

Discussion

Die t-CBCO-Monomere können aus einer gemeinsamen Vorstufe hergestellt werden: dem [2+2]Photocycloaddukt von Maleinsäureanhydrid und 1,5-Cyclooctadien, Anhydrid 1. Da das Rohanhydrid 1 schwer zu reinigen ist, aber leicht hydrolysiert werden kann, wird das rohe Photoreaktionsgemisch Methanolysebedingungen ausgesetzt, um die leicht isolierbare Methylestersäure 2 zu erhalten. Die Rekristallisation von 2 nach der Säulenchromatographie ist der Schlüs.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
1 und 3 Dram Fläschchen	VWR	66011-041, 66011-100
1,4-Butandiol	Sigma-Aldrich	240559-100G
1,5-Cyclooctadien	ACROS	AC297120010
1-Butanol	Fisher	A399-1
20 mL Szintillationsfläschchen	VWR	66022-081
Essigsäureanhydrid	Alfa-Aesar
Aceton	Fisher	A18-20
DC-Platten mit Aluminiumrücken	Silicycle	TLA-R10011B-323
Ammoniumhydroxid	Fisher	A669-212
Anilin	TCI	A0463500G
BD precisionglide (18 G)	Fisher
Chloroform	Fisher	C298-4
Säule für die Zirkulation (mit Silbernitrat-behandeltem Kieselgel zu füllen)			Ca. 1 cm Radius und 25 cm lang, mit Innengewinde an beiden
Enden d-Chloroform	Cambridge Isotopes	DLM-7-100
Dichlormethan	VWR	BDH1113-19L
EDC. Hcl; 3-(3-Dimethylaminopropyl)-1-ethyl-carbodiimidhydrochlorid	Chemimpex	00050
Ethylacetat	Fisher	E145-20
Ethylvinylether	Sigma-Aldrich	422177-250ML
Glaschromatographiesäulen	Eigengefertigt	D = 20 mm, L = 450 mm und D = 40 mm, L = 450 mm	Die Säulen sind an einem Ende mit einem Teflonhahn und einer 24/40-Mattglasfuge ausgestattet, um bei Bedarf ein Lösungsmittelreservoir aufzunehmen.
Grubbs Katalysator 1. Generation (M102)	Sigma-Aldrich	579726-1G
Grubbs Katalysator 2. Generation (M204)	Sigma-Aldrich	569747-100MG
Hexane	Fisher	H292-20
Hydraulische Presse	Carver Instruments	#3912	Gekoppelt mit Temperiermodulen (siehe unten)
Salzsäure	Fisher
Maleinsäureanhydrid	ACROS	AC125240010
Methanol	Fisher	A412-20
Micro essential Hydrion pH Papier (1-13 pH)	Fisher	14-850-120
Normject Luer-Lock-Spritzen (1, 3 und 10 mL)	VWR	89174-491, 53547-014 und 53547-010
Photoreaktorkammer	Rayonet	RPR-100
QuadraPure TU (Katalysatorfänger)	Sigma-Aldrich	655422-5G
Quarzröhren	Hergestellt im eigenen Haus	D=2", L=12,5" und D=1,5", L=10,5"
Rotavap	Buchi
SciLog Accu Digitale Dosierpumpe MP- 40	Parker		500 mL Kapazität
Siliaflash Unregelmäßiges Siliziumdioxid, F60	Silicycle	R10030B-25KG
Silbernitrat	ACROS	AC197680050
Natriumhydroxid	VWR	BDH9292-2,5KG
Stahlform	eigenen Haus hergestellt	Gesamtabmessungen des Formhohlraums: Länge 20 mm, Breite 7 mm und Tiefe 1 mm; Abmessungen der Stärke: Länge 10 mm, Breite 3 mm)
Stahlplatten	eigenen Haus hergestellt	100 mm x 150 mm x 1 mm
Teflonform (6 Kavitäten)	Im eigenen Haus gefertigt	Gesamtabmessungen der Kavität: Länge 25 mm, Breite 8,35 mm und Tiefe 0,8 mm; Messmaße: Länge 5 mm, Breite 2 mm)
Teflonbleche (0,005" dick)	McMaster-Carr	8569K61
Temperaturregelmodule	Omega	C9000A und C9000	° C-Einheiten (zwei Module, eines für oben und eines für unten)
Triphenylphosphin	TCI	T0519500G
UV-Lampen	Rayonet	RPR2537A und RPR3000A
Vakuumpumpe	Welch Duoseal
Whatman Filterpapier (Klasse 2)	VWR	09-810F	Filterpapier