Polymères oléfiniques dépolymérisables à base de monomères de cyclooctène à cycle fondu

Summary

Ici, nous décrivons les protocoles pour la préparation des cyclooctènes fusionnés trans-cyclobutane (tCBCO), leur polymérisation pour préparer des polymères oléfiniques dépolymérisables et la dépolymérisation de ces polymères dans des conditions douces. En outre, des protocoles pour la préparation de réseaux dépolymérisables et le moulage par compression de plastiques linéaires rigides basés sur ce système sont décrits.

Abstract

La consommation croissante de polymères synthétiques et l’accumulation de déchets de polymères ont conduit à un besoin urgent de nouvelles voies vers des matériaux durables. La réalisation d’une économie de polymères en boucle fermée via le recyclage chimique en monomère (CRM) est l’une de ces voies prometteuses. Notre groupe a récemment rapporté un nouveau système CRM basé sur des polymères préparés par polymérisation par métathèse à ouverture cyclique (ROMP) de monomères cyclooctène fusionnés trans-cyclobutane (tCBCO). Ce système offre plusieurs avantages clés, notamment la facilité de polymérisation à température ambiante, la dépolymérisation quantitative en monomères dans des conditions douces et un large éventail de fonctionnalités et de propriétés thermomécaniques. Ici, nous décrivons des protocoles détaillés pour la préparation de monomères à base de TCBCO et de leurs polymères correspondants, y compris la préparation de réseaux de polymères élastiques et le moulage par compression de polymères thermoplastiques linéaires. Nous décrivons également la préparation des monomères E-alcène tCBCO à haute teneur en cycle et leur polymérisation vivante. Enfin, les procédures de dépolymérisation des polymères linéaires et des réseaux de polymères sont également démontrées.

Introduction

La nature polyvalente et robuste des polymères synthétiques en a fait un élément omniprésent de l’existence humaine moderne. D’un autre côté, les mêmes propriétés robustes et résistantes à l’environnement rendent les déchets de polymères extrêmement persistants. Ceci, ajouté au fait qu’une grande partie de tous les polymères synthétiques jamais fabriqués a fini dans les décharges¹, a soulevé des préoccupations légitimes quant à leurs effets environnementaux². En outre, la nature en boucle ouverte de l’économie traditionnelle des polymères a entraîné une consommation constante de ressources pétrochimiques et une empreinte....

Protocol

REMARQUE : Les protocoles décrits ci-dessous sont des formes détaillées de procédures expérimentales rapportées précédemment^15,18,19. La caractérisation des petites molécules et des polymères a été rapportée précédemment^15,18. De plus, les synthèses de monomères et de polymères et la dépolymérisation des polymères doivent être effectuées à l’intérieur d’une hotte avec un équipement de protection individuelle (EPI) approprié, y compris des gants en nitrile, des lunettes de sécurité et une blouse de laboratoire.

Results

Les résultats représentatifs précédemment publiés 15,18,19 sont discutés ici. La figure 5 montre les traces de GPC pour le polymère P1 préparé par ROMP classique avec G2 (courbe rouge)15 et ROMP vivant de EM1 avec G1/PPh₃ (noir)¹⁸.

Discussion

Les monomères tCBCO peuvent être préparés à partir d’un précurseur commun : le photocycloadduit [2+2] de l’anhydride maléique et du 1,5-cyclooctadiène, anhydride 1. Étant donné que l’anhydride brut 1 est difficile à purifier mais peut être facilement hydrolysé, le mélange photoréactionnel brut est soumis à des conditions de méthanolyse pour donner l’ester-acide méthylique 2 facilement isolable. La recristallisation de 2 après chromatographie su.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Flacons de 1 et 3 drams	VWR	66011-041, 66011-100
1,4-butanediol	Sigma-Aldrich	240559-100G
1,5-cyclooctadiène	ACROS	AC297120010
1-butanol	Fisher	A399-1
Flacons à scintillation de 20 mL	VWR	66022-081
Anhydride acétique	Alfa-Aesar
Acétone	Fisher	A18-20
Plaques TLC doublées d’aluminium	Silicycle	TLA-R10011B-323
Hydroxyde d’ammonium	Fisher	A669-212
Aniline	TCI	A0463500G
BD precisionglide (18 G)	Fisher
Chloroform	Fisher	C298-4
Colonne pour la circulation (à remplir de gel de silice traité au nitrate d’argent)			Rayon d’environ 1 cm et 25 cm de long, avec filetage intérieur à chaque extrémité
d-Chloroform	Cambridge Isotopes	DLM-7-100
Dichlorométhane	VWR	BDH1113-19L
EDC. Hcl; Chlorhydrate de 3-(3-diméthylaminopropyl)-1-éthyl-carbodiimide	Chemimpex	00050
Acétate d’éthyle	Fisher	E145-20
Éther éthylvinylique	Sigma-Aldrich	422177-250ML
Colonnes de chromatographie sur verre	Fabriquées en interne	D = 20 mm, L = 450 mm et D = 40 mm, L = 450 mm	Les colonnes sont équipées d’un robinet d’arrêt en téflon à une extrémité et d’un joint en verre rodé 24/40 pour accueillir un réservoir de solvant si nécessaire.
Grubbs Catalyst 1ère génération (M102)	Sigma-Aldrich	579726-1G
Grubbs Catalyst 2nd Generation (M204)	Sigma-Aldrich	569747-100MG
Hexanes	Fisher	H292-20
Presse hydraulique	Carver Instruments	#3912	Couplé à des modules de contrôle de température (voir ci-dessous)
Acide chlorhydrique	Fisher
Anhydride maléique	ACROS	AC125240010
Méthanol	Fisher	A412-20
Papier pH Micro essential Hydrion (pH 1-13)	Fisher	14-850-120
Seringues Luer Lock Normject (1, 3 et 10 mL)	VWR	89174-491, 53547-014 et 53547-010
Chambre de photoréacteur	Rayonet	RPR-100
QuadraPure TU (piégeur de catalyseur)	Sigma-Aldrich	655422-5G
Tubes de quartz	Favricated in-house	D=2 », L=12.5 » et D=1.5 », L=10.5"
Rotavap	Buchi
SciLog Accu Pompe doseuse numérique MP- 40	Parker		Capacité de 500 mL
Siliaflash Siliaflash Irregular Silica, F60	Silicycle	R10030B-25KG
Nitrate d’argent	ACROS	AC197680050
Hydroxyde de sodium	VWR	BDH9292-2.5KG
Moule en acier	Fabriqué en interne	Dimensions globales de la cavité du moule : longueur 20 mm, largeur 7 mm et profondeur 1 mm ; dimensions de jauge : longueur 10 mm, largeur 3 mm)
Plaques d’acier	fabriquées en interne	100 mm x 150 mm x 1 mm
Moule en téflon (6 cavités)	Fabriqué en interne	Dimensions globales de la cavité : longueur 25 mm, largeur 8,35 mm et profondeur 0,8 mm ; dimensions de la jauge : longueur 5 mm, largeur 2 mm)
Feuilles de téflon (0,005 po d’épaisseur)	McMaster-Carr	8569K61
Modules de contrôle de la température	Omega	C9000A et C9000	° ; Unités C (deux modules, un pour le haut et un pour le bas)
Triphényl Phosphine	TCI	T0519500G
Lampes UV	Rayonet	RPR2537A et RPR3000A
Pompe à vide	Welch Duoseal
Whatman Papier filtre (grade 2)	Papier filtre	VWR	09-810F