גישה דו-שלבית פשוטה הכוללת שינוי גומי וקישור צולב מניבה מוצרי גומי אלסטיים הניתנים לעיבוד חוזר מלא.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
גישה דו-שלבית פשוטה הכוללת שינוי גומי וקישור צולב מניבה מוצרי גומי אלסטיים הניתנים לעיבוד חוזר מלא.
שיטה לשימוש כימית התרמו-הפיך Alder דילס ככלי cross-linking למוצרי גומי מודגמת. בעבודה זו, גומי פרופילן אתילן מסחרי, מורכבים עם אנהידריד maleic, הוא התרמו-הפיך צולבים בשני שלבים. Moieties אנהידריד ממתינים שונו הראשון עם furfurylamine להשתיל קבוצות furan לשדרת גומי. קבוצות furan תליון אלו מכן צולבים עם bis-maleimide באמצעות תגובת צימוד דילס-אלדר. תגובות שניהם יכולים להתבצע תחת מגוון רחב של תנאי הניסוי ניתן ליישם בקלות על בקנה מידה גדול. את מאפייני החומר של קונדומים דילס-אלדר צולב וכתוצאה מכך הם דומים פרופילן / אתילן נרפא-חמצן / גומי diene (EPDM) התייחסות. The-קישורים הצלב לשבור בטמפרטורות גבוהות (> 150 ° C) דרך התגובה רטרו-דילס-אלדר וניתן רפורמה ידי חישול תרמית בטמפרטורות נמוכות (50-70 מעלות צלזיוס). הפיכות של המערכה הוכחו שנינותh ספקטרוסקופיה אינפרא אדום, בדיקות מסיסות תכונות מכניות. מחזור של החומר הוצג בצורה מעשית, כלומר, על ידי חיתוך מדגם צולב לחלקים קטנים ודחיסת קריצה אותם הדגימות חדשות מוצגת תכונות מיכניות השוואה, דבר שאינו אפשרי עבור קונדומים צולבים כמקובל.
גיפור גופרית וריפוי מי כרגע טכניקות cross-linking התעשייתיות המרכזיות בתעשיית הגומי, מניב צולבות קישורים כימיים בלתי הפיכים המונעים עיבוד מחדש להמס. 1, 2 'מהעריסה לעריסה "גישה למחזר גומי צולב דורש חומר מתנהג גומי דומה צולב לצמיתות בתנאי שירות, תוך גברת רגישות של processability מחזור מלא של תרמופלסטיים בטמפרטורות גבוהות. גישה להשיג מחזור כזה עושה שימוש ברשתות גומי עם צולבות קישורים הפיכים המגיבים לגירוי חיצוני, כגון טמפרטורה (הריאליים ביותר מנקודת המבט של יישומים תעשייתיים בעתיד). 3-5 היווצרות הקישורים הצולבים אלה לשירותך יחסית נמוך טמפרטורות נדרשות עבור התנהגות מכאנית טובה של הגומי, תוך המחשוף שלהם בטמפרטורות גבוהות (בדומה לטמפרטורת עיבוד של מתחם הלא-צולבים מקוריים) מאפשר reCycling של החומר.
חומרים ספציפיים מסוימים יכולים להיות צולבים הפיכים על ידי עשיית השימוש של רשתות קוולנטיים דינמיות שנקראות דרך תגובות polycondensation 6 או על ידי טופולוגיית רשת הפיכה שנקראה הקפאה דרך תגובות transesterification. 7-9 החסרון של גישות אלו הוא הצורך בעיצוב סינתזת פולימרים חדשים ולא שינוי קיים, גומי מסחרי שכבר יש את המאפיינים הרצויים. טכניקות תרמו-הפיך גומי קשר צולב כרוך מליטה מימן, אינטראקציות יוניים מליטה קוולנטיים כגון באמצעות rearrangements דיסולפיד המופעל התרמו. 10-13 לאחרונה, טרמו הפיך cross-linking באמצעות דילס-אלדר (DA) כימיה פותחה. 14 כימית DA -21 ניתן ליישם מגוון רחב של פולימרים ומייצגים בחירה פופולרית, במיוחד מאז תגובת DA מאפשרת קינטיקה מהירה יחסית ותנאי תגובה חריפים. 17, 22-24 Thטמפרטורות צימוד צימוד גבוה הנמוכים EIR לעשות furan ו מועמדים מצוינים maleimide עבור cross-linking פולימר הפיך. 18-20, 25-28
מטרת העבודה הנוכחית היא לספק שיטה לשימוש כימיה DA ככלי התרמו-הפיך cross-linking עבור מוצר גומי תעשייתי (איור 1). 5 ראשית, תגובתיות של אלסטומרים פחמימנים רווים, כגון אתילן / קונדומי פרופילן (EPM), צריכים להיות מוגברים. דוגמה רלוונטית מסחרית המאפשרת זהו השתלת רדיקלים חופשיים ביוזמת מי של אנהידריד maleic (MA). 29-34 שנית, קבוצת furan יכול להיות מורכבים על גבי גומי EPM כגון maleated ידי החדרת furfurylamine (FFA) לתוך אנהידריד תליון 35 לגבש imide., 36 לבסוף, moieties furan כי ובכך מחוברים לשדרת גומי אז יכול להשתתף כימיה DA התרמו-הפיך כקובץ diene אלקטרון-עשיר. 25, 37-פו אלקטרוניםאו bis-maleimide (BM) הוא dienophile מתאים התגובה cross-linking זה. 19, 26, 38

באיור 1. ערכת התגובה. השתלת Furan ו cross-linking bismaleimide גומי EPM-ז-MA (נדפס באישור 5). נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. שינוי גומי
= 1,710 -1 ס"מ) הוא נעדר ופסגת אנהידריד מחזורית מאפיין (
= 1,856 -1 ס"מ ) הוא ההווה. 5
ב 1,856 -1 ס"מ של אנהידריד והופעת
ב 1,710 -1 ס"מואת CN מתיחת רטט (
= 1,378 -1 ס"מ) של maleimide.
= 1,856 -1 ס"מ) על ידי שילוב תחומים תחת אינפרא אדום בודדים (FT-IR) פסגות לאחר deconvolution (R 2> 0.95). 5
= 723 ס"מ -1), שמקורם עמוד השדרה EPM, נותר ללא שינוי על שינוי והוא יכול לשמש התייחסות פנימית. 2. דילס-אלדר Cross-linking ו עיבוד מחדש
= 1,013 -1 ס"מ) כמתואר 1.10. 5 התחת = "jove_title"> 3. אשפרה מי חמצן ו גופרית של ENB-EPDM
4. Cרוס-link קביעת צפיפות
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שינוי מוצלח של-MA EPM-ג'י לתוך EPM-ז-furan ואת cross-linking עם bismaleimide מוצג על ידי התמרת ספקטרומטריית אינפרא אדום (FTIR) (איור 2). הנוכחות של קבוצות furan במוצר EPM-ז-furan ניתן להסיק קריעת אליפטיות CC שיא המתיחה (
= 1,050 -1 ס"מ) לשתי פסגות furan (
= 1,073 -1
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גומי מסחרי EPM-ז-MA היה התרמו-הפיך צולב בגישה שני שלבים פשוטה. הגומי maleated שונה הראשון עם פ"א להשתיל קבוצות furan על עמוד השדרה גומי. פוראנים ממתינים המתקבלים מראים תגובתיות כמו Dienes דילס-אלדר. אליפטיות בע"מ שימש cross-linking סוכן, וכתוצאה מכך גשר התרמו-הפיך בין שני moieties furan. תגובות שניהם היו מוצלחות עם המרות טובות (> 80%) על פי ספקטרוסקופיה אינפרא האדומה, ניתוח יסודי. Cross-linking הוצגה על ידי נפיחות בדיקות מסיסות, מניב תוכן ג'ל של 100%.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחבר, מרטין ואן דווין, הוא עובד של LANXESS Elastomers B.V. המייצרת גומיות EPM-g-MA המשמשות במאמר זה.
מחקר זה מהווה חלק מתוכנית המחקר של מכון הפולימרים ההולנדי, פרויקט #749.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| ENB-EPDM | LANXESS Elastomers B.V. | Keltan 8550C | |
| EPM-g-MA | LANXESS אלסטומרים BV | Keltan DE5005 | תנור ואקום לשעה ב-175 ° C |
| furfurylamine | Sigma-Aldrich | F20009 | מזוקק טרי לפני השימוש |
| di-dodecylamine | Sigma-Aldrich | 36784 | |
| maleic anhydride | Sigma-Aldrich | M0357 | |
| octadecyl-1-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate | Sigma-Aldrich | 367079 | |
| bis(tert-butylperoxy-iso-propyl) benzene | סיגמא-אולדריץ' | 531685 | |
| טטרהידרופוראן | סיגמא-אולדריץ' | 401757 | |
| דקלין | סיגמא-אולדריץ' | 294772 | |
| אצטון | סיגמא-אולדריץ' | 320110 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.